CC BY
14
УДК 616.24-007.63 http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2019-21-3-22-26
РОЛЬ НЕЙТРОФИЛЬНОЙ ЭЛАСТАЗЫ И IL-8 В ПАТОГЕНЕЗЕ ТИПА ВОСПАЛЕНИЯ У БОЛЬНЫХ НЕАЛЛЕРГИЧЕСКОЙ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ Костина Е.М., Трушина Е.Ю. Пензенский институт усовершенствования врачей -филиал ФГБОУДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования», г. Пенза, Российская Федерация Аннотация. Мы изучили роль нейтрофильной эластазы (НЭ) и спонтанной и индуцированной продукции IL-8 в формировании типа воспаления дыхательных путей у больных неаллергической формой бронхиальной астмы (НАБА). Больные были распределены на три группы: 1 группа (n=53) больные с неаллергической формой БА (НАБА), 2 группа сравнения (n=49) больные с аллергической формой БА (АБА) и 3 группа (n=17) - контрольная. Выявлено, что у больных с НАБА было повышенное количество нейтрофилов как в мокроте, так и в крови в сравнении с группой контроля и АБА (р <0,05). В группе НАБА уровень НЭ (150,00 нг/мг) был в 2 раза выше в сравнении со значениями, полученными у пациентов с АБА (р <0,05). Также определили, что уровень, как спонтанной, так и индуцированной продукции IL-8 был выше в группе больных НАБА, в сравнение с группой АБА и здоровыми донорами (р <0,05). Полученные данные указывают на преобладание нейтрофильного типа воспаления дыхательных путей при НАБА. Клиническое течение НАБА характеризовалось частыми обострениями, резистентностью к терапии ингаляционными глюкокортикостероидами, низкими величинами функции внешнего дыхания. Таким образом, НЭ и IL-8 могут быть рассмотрены маркерами нейтрофильного типа воспаления респираторного тракта. Ключевые слова: неаллергическая форма бронхиальной астмы, фенотип, нейтрофильная эластаза, IL-8. NEUTROPHILIC ELASTASE AND IL-8 ROLE IN THE INFLAMMATION TYPE PATHOGENESIS IN PATIENTS WITH NONALLERGICAL BRONCHIAL ASTHMA Kostina E.M., Trushina E. Yu. PIFTPh - Branch Campus of the FSBEIFPE RМАСРЕ МОН Russia, Penza, Russian Federation Annotation. We studied the role of neutrophil elastase (NE) and spontaneous and induced IL-8 production in the formation of the airway inflammation type in patients with nonallergic bronchial asthma (NABA). The patients were divided into three groups: patients with nonallergic BA (NABA) were in group 1 (n=53), 2d comparison group (n=49) consisted of patients with allergic BA (ABA) and group 3 (n=17) was the control group. It was found that patients with NABA had an increased neutrophils count both in sputum and in blood compared with the control group and ABA group (p <0,05). In the NABA group, the NE level (150.00 ng / mg) was twice as high as the values obtained in patients with ABA (p <0,05). It was also determined that the level of both spontaneous and induced IL-8 production was higher in the NABA patients group compared to the ABA group and healthy donors (p <0,05). The obtained data indicate the prevalence of neutrophilic airways inflammation type in NABA. The clinical course of NABA was characterized by frequent exacerbations, resistance to therapy with inhaled glucocorticosteroids, low values of respiratory function. Thus, NE and IL-8 can be considered as markers of the neutrophilic respiratory tract inflammation type. Key words: nonallergic bronchial asthma, phenotype, neutrophil elastase, IL-8.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК [1] Wenzel S. Severe asthma: from characteristics to phenotypes to endotypes / S. Wenzel // Clinical and Experimental Allergy. - 2012. - № 42. - p. 650-658. [2] Jatakanon A. Neutrophilic inflammation in severe persistent asthma /А. Jatakanon A., С. Uasuf, W. Maziak, et al. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 1999. - № 160 (5, pt. 1). - р. 1532-1539 [3] Горячкина Л.А. Основные маркеры нейтрофильного воспаления при бронхиальной астме тяжелого течения / Л.А. Горячкина, Д.В. Битеева, Д.С. Фомина // REFERENCES [1] Wenzel S. Severe asthma: from characteristics to phenotypes to endotypes / S. Wenzel // Clinical and Experimental Allergy. - 2012. - № 42. - p. 650-658. [2] Jatakanon A. Neutrophilic inflammation in severe persistent asthma /A. Jatakanon A., C. Uasuf, W. Maziak, et al. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 1999. - № 160 (5, pt. 1). - p. 1532-1539 [3] Goryachkina L.A. Osnovnye markery nejtrofil'nogo vospaleniya pri bronhial'noj astme tyazhelogo techeniya /
Российский аллергологический журнал. - 2012. - №1.
- С. 21-28.
[4] Аверьянов А.В. Нейтрофильная эластаза и болезни органов дыхания / А.В. Аверьянов, А.Э Поливанова // Пульмонология. - 2006. - № 5. - С. 74-79.
[5] Bedard М. Release of interleukin-8, interleukin-6, and colonystimulating factors by upper airway epithelial cells: implications for cystic fibrosis / M. Bedard, et al. // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. - 2003. - Vol. 9. - P. 455-462.
[6] Wang J. Endogenous and exogenous IL-6 inhibit aeroallergen-induced Th2 inflammation / J. Wang, R.J. Homer, Q. Chen, J.A. Elias // J. Immunol. - 2000. - №165.
- р. 4051-4061
[7] Bardoel B.W. The balancing act of neutrophils / B.W. Bardoel, E.F. Kenny, G. Sollberger, A. Zychlinsky // Cell Host Microbe. - 2014. - № 15(5). - P. 526-36.
[8] Kupczyk M. US and European severe asthma cohorts: what can they teach us about severe asthma? / М. Kupczyk, S. Wenzel // Journal of Internal Medicine. 2012.
- №272 (2). - р. 121-132. doi: 10.1111/j.1365-2796.2012.02558.
[9] Monteseirin J. Neutrophils and asthma / J. Monteseirin // Journal of Investigational Allergology and Clinical. -
2009. - №19(5). - р. 340-354.
[10] Собченко С.А. Клинико-лабораторные особенности поздней астмы в периоде стабильного течения / С.А. Собченко, Е.В. Бейда, В.Ю. Кравцов // Российский семейный врач- 2006. - Т.10 -№4.- С.31-33.
[11] Фомина, Д.С. Активность нейтрофильной эластазы сыворотки крови у больных атопической бронхиальной астмой / Д.С. Фомина, Л.А. Горячкина, Н.М. Ненашева, Е.А. Нешкова // Пульмонология. -
2010. - № 2. - с. 82-86.
[12] Дугарова И.Д. О роли цитокинов при бронхиальной астме / Дугарова И.Д., Анаев Э.Х., Чучалин А.Г. // Пульмонология. - 2009. - №4. - С. 10-14.
[13] Global Initiative for Asthma. Global Strategy for Asthma Management and Prevention (GINA). National Institutes of Health; National Heart, Lung, and Blood Institute. Updated 2014. URL: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2019/01/2014-GINA.pdf (дата обращения: 01.02.2019)
[14] Федосеев Г.Б. Особенности воспаления у больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких и маркеры воспаления / Г.Б. Федосеев, и др. // Российский аллергологический журнал. - 2014. - 32. - С. 44-58._
L.A. Goryachkina, D.V. Biteeva, D.S. Fomina // Rossijskij allergologicheskij zhurnal. - 2012. - №1. - р. 21-28.
[4] Aver'yanov A.V. Nejtrofil'naya ehlastaza i bolezni organov dyhaniya / A.V. Aver'yanov, A.EH Polivanova // Pul'monologiya. - 2006. - № 5. - р. 74-79.
[5] Bedard M. Release of interleukin-8, interleukin-6, and colonystimulating factors by upper airway epithelial cells: implications for cystic fibrosis / M. Bedard, et al. // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. - 2003. - Vol. 9. - P. 455-462.
[6] Wang J. Endogenous and exogenous IL-6 inhibit aeroallergen-induced Th2 inflammation / J. Wang, R.J. Homer, Q. Chen, J.A. Elias // J. Immunol. - 2000. - №165.
- р. 4051-4061
[7] Bardoel B.W. The balancing act of neutrophils / B.W. Bardoel, E.F. Kenny, G. Sollberger, A. Zychlinsky // Cell Host Microbe. - 2014. - № 15(5). - P. 526-36.
[8] Kupczyk M. US and European severe asthma cohorts: what can they teach us about severe asthma? / M. Kupczyk, S. Wenzel // Journal of Internal Medicine. 2012.
- №272 (2). - р. 121-132. doi: 10.1111/j.1365-2796.2012.02558.
[9] Monteseirin J. Neutrophils and asthma / J. Monteseirin // Journal of Investigational Allergology and Clinical. -2009. - №19(5). - р. 340-354.
[10] Sobchenko S.A. Kliniko-laboratornye osobennosti pozdnej astmy v periode stabil'nogo techeniya / S.A. Sobchenko, E.V. Bejda, V.YU. Kravcov // Rossijskij semejnyj vrach- 2006. - T.10 -№4.- р.31-33.
[11] Fomina D.S. Aktivnost' nejtrofil'noj ehlastazy syvorotki krovi u bol'nyh atopicheskoj bronhial'noj astmoj / D.S. Fomina, L.A. Goryachkina, N.M. Nenasheva, E.A. Neshkova // Pul'monologiya. - 2010. - № 2. - р. 82-86.
[12] Dugarova I.D. O roli citokinov pri bronhial'noj astme / Dugarova I.D., Anaev EH.H., CHuchalin A.G. // Pul'monologiya. - 2009. - №4. - р. 10-14.
[13] Global Initiative for Asthma. Global Strategy for Asthma Management and Prevention (GINA). National Institutes of Health; National Heart, Lung, and Blood Institute. Updated 2014. URL: https://ginasthma.org/wp-content/uploads/2019/01/2014-GINA.pdf (дата обращения: 01.02.2019)
[14] Fedoseev G.B. Osobennosti vospaleniya u bol'nyh bronhial'noj astmoj i hronicheskoj obstruktivnoj bolezn'yu legkih i markery vospaleniya / G.B. Fedoseev, i dr. // Rossijskij allergologicheskij zhurnal. - 2014. - 32. - р. 4458.
Введение. Бронхиальная астма (БА) рассматривается, как гетерогенное заболевание с развитием различных фенотипов, в основе которых лежат патогенетические механизмы, обусловленные разными типами воспаления дыхательных путей, следовательно, разным ответом на проводимую терапию [1]. Авторы отмечают, что снижение эффективности ингаляционных
глюкокортикостероидов (ИГКС), особенно при тяжелом неконтролируемом течении БА, связано непосредственно с типом воспаления дыхательных
путей, особенно при нейтрофильном [2]. С нейтрофильным типом воспаления чаще всего связывают неаллергический фенотип астмы. Для неаллергического фенотипа БА характерно: плохой ответ на терапию ингаляционными ИГКС, неконтролируемое течение заболевания, частые обострения заболевания, связанные с вирусной и бактериальной инфекциями, низкие показатели функции внешнего дыхания [3]. Нейтрофилы способны к синтезу нейтрофильной эластазы (НЭ). НЭ является протеолитическим ферментом,
принадлежащая к химотрипсину подобная семейству сериновых протеаз [4]. НЭ содержится в азурофильных цитоплазматических гранулах полиморфноядерных лейкоцитов. НЭ способствует продукции ГЬ-6 и ГЬ-8, колониестимулирующего фактора, что усиливает воспалительный процесс в тканях бронхов [5]. В свою очередь ГЬ-6 способствует формированию фиброза в бронхолегочной системе [6].
Вследствие протеолитических свойств, НЭ способна к разрушению коллагена и фибронектина и других белков мембраны бронхов [7], не исключается роль НЭ в ремоделировании ткани [8].
По данным литературы, высокие значения НЭ в дыхательных путях у больных БА коррелирует с тяжестью течения заболевания [9]. Возможно, НЭ способствует поддержанию персистирующего воспаления в дыхательных путях больных неаллергической поздней астмой [10]. Следствием активности НЭ является формирование нейтрофильного типа воспаления респираторного тракта и последующего ремоделирования, за счет чего может определяться рефрактерность к ИГКС, особенно у больных с неконтролируем течением астмы [11].
Отмечена немаловажная роль в патогенезе воспаления дыхательных путей провоспалительного цитокина - ГЬ-8. Ведущая роль в продукции которого принадлежит нейтрофильным лейкоцитам. Не исключается роль ГЬ-8 в поддержании нейтрофильного воспаления при БА [12].
Таким образом, НЭ и ГЬ-8 являются одними из биомаркеров патогенеза воспаления дыхательных путей у больных БА, их эффекты взаимосвязаны с множеством других факторов воспаления и иммунитета. Несомненно, изучение роли маркеров нейтрофильного воспаления дыхательных путей у больных БА является актуальной современной проблемой.
Цель: изучить роль нейтрофильной эластазы, спонтанной и индуцированной продукции ГЬ-8 в формировании типа воспаления дыхательных путей у больных неаллергической формой бронхиальной астмы.
Материалы и методы. В исследовании участвовали 102 больных с диагнозом БА, из них - 24 (23,5%) мужчин, 78 (76,4%) женщин. Больные были разделены на 2 группы сопоставимы по возрасту и тяжести патологии: 1 группу (п=53) составили больные с неаллергической формой БА (НАБА), 2 группу сравнения (п=49) - больные с аллергической формой БА (АБА). Контрольную группу составили 17 человек практически здоровых лиц сопоставимые по полу и возрасту с изучаемыми группами. Исследование одобрено Локально-этическим комитетом от
19.11.2014 г. (протокол № 108) и выполнено по теме научно-исследовательской работы кафедры.
Диагноз БА установлен в соответствии с Федеральными клиническими рекомендациями и Глобальной стратегии: диагностика, лечение и профилактика БА (GINA 2014) [13]. Все пациенты получали противовоспалительную терапию в соответствии с рекомендациями GINA 2014.
Все больные были обследованы в соответствии со стандартами обследования больных с БА на базе Государственного бюджетного учреждения здравоохранения Клиническая больница №4, г. Пензы.
Функция внешнего дыхания (ФВД) изучалась при помощи спирометра «MicroLab» (Англия) с определением объема форсированного выдоха в секунду (ОФВ1, %, л).
Исследование общего анализа индуцированной мокроты (ИМ) проводилось путем приготовления нативного препарата мокроты с последующей окраской по Романовскому-Гимзе.
Изучение уровня НЭ в сыворотке крови, а также спонтанной и индуцированной продукции IL-8 в крови проведено в Центральной научно-исследовательской лаборатории ПИУВ - филиала ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России. Исследование уровня НЭ в сыворотке крови определяли с помощью тест-систем для иммуноферментного анализа (ИФА) «Human PMN-Elastase Platinum ELISA» (eBioscience, Австрия). Полученные оптические плотности измеряли на иммуноферментном анализаторе «Stat Fax» 3200. Концентрацию выражали в нг/мл.
Определение концентрации IL-8 в супернатанте спонтанной и фитогемаглютенин-индуцированной продукции клеток иммунной системы осуществлялось методом твердофазного иммуноферментного анализа при помощи тест-систем «Интерлейкина-8-ИФА-Бест», (ЗАО «Вектор-Бест», Россия). Концентрацию выражали в пг/мл.
Статистическая обработка материала проводилась с помощью пакета прикладных программ «Statistica 6,0» на персональном компьютере. При сравнении групп между собой использовали критерий Манна-Уитни. Показатели представлены в виде медианы (Ме) и квартилей (Р25%; Р75%). Исследование взаимосвязи между изучаемыми показателями проводилось с помощью метода корреляционного анализа по Спирмену с вычислением коэффициента корреляции (r). Результаты считались статистически значимыми при р <0,05.
Результаты и обсуждение. У больных АБА (n=27, 55,1%) выявлен аллергический ринит. Атопия к аллергенам установлена: к пыльце деревьев, луговых и сорных трав у 17 (34,6%), к клещам бытовой пыли у 26 (53,06%) и к эпидермальным у 6 (12,2%) пациентов. У
31 (63,2%) человека с АБА было среднетяжелое течение заболевания, у 18 (36,7%) - тяжелое течение. 2/3 пациентов получали средние дозы ИГКС (п=35, 71,4%), высокие только 14 (28,5%) больных. Полный контроль течения заболевания наблюдался у 31 (63,2%) больного.
Среди сопутствующей патологии у больных с НАБА встречались: пневмония (п=10, 18,8%), полипозный риносинусит (п=20, 37,7%), гайморит (п=23, 43,3%). Чаще всего обострения БА были связаны с инфекционным фактором, возникали в межсезонье, в период респираторных вирусных инфекций, при переохлаждении, при обострениях часто назначались противовирусные и антибактериальные препараты. Тяжесть течения БА в
группах АБА и НАБА не различались (р>0,05). Полный контроль течения заболевания наблюдался у 11 (20,7%) больных. В группе больных с НАБА средние дозы ингаляционных ИГКС получали 12 (22,6%), высокие дозы - 41 (77,3%) человек.
Таким образом, клинически АБА и НАБА два фенотипа астмы, значительно различающиеся по клиническому течению, аллергоанамнезу,
сопутствующей патологии, эффективности проводимой противовоспалительной терапии и уровню контроля.
Нами проведен анализ клеточных маркеров воспаления мокроты, крови, НЭ и ГЬ-8 у больных АБА, НАБА и здоровых лиц (табл. 1).
Таблица 1
Сравнительный анализ нейтрофилов мокроты, крови, нейтрофильной эластазы и ^-8 у
больных бронхиальной астмой
Показатель Контрольная группа (n=17) Me [P25%; Р75%1 АБА (n=49) Me [P25%; Р75%1 НАБА (n=53) Me [P25%; Р75%1
Нейтрофилы ИМ, % 60,00 [52,00-63,001 62,00 [57,00-64,001 73,00*** [69,00-78,001
Нейтрофилы крови, % 52,00 [46,00-60,001 56,00 [49,00-62,001 67,00*** [58,00-72,001
Нейтрофилы крови, 109/ л 4,10 [3,39-4,601 3,96 [3,13-5,401 5,30*** [4,20-6,201
Нейтрофильная эластаза крови, нг/ мл 80,00 [60,00-120,001 70,00 [50,00-110,001 150,00*** [90,00-230,001
IL-8 спонт., пг/мл 427,40 [387,00-450,501 450,50 [401,10-585,501 586,20*** [567,30-587,001
IL-8 инд., пг/мл 6014,00 [5786,00-6068,001 6846,00 [6022,00-9016,001 9005,00*** [8064,00-9034,001
Примечание: *- статистически значимое различие показателей между группами больных АБА и НАБА и здоровыми донорами (Mann-Whitney тест, р <0,05);
** - статистически значимое различие показателей между группами больных АБА и НАБА (Mann-Whitney тест, р <0,05);
спонт. - содержание цитокинов в супернатанте при спонтанной продукции клетками;
инд. - содержание цитокинов в супернатанте при ФГА-индуцированной продукции клетками.
В рутинной практике врача наиболее часто тип воспаления оценивается по данным клеточного состава ИМ (количества нейтрофилов и эозинофилов в абсолютных значениях и процентах). При изучении состава ИМ у наблюдаемых пациентов, получены значимые различия между группами. Для больных с НАБА было характерно повышение значений нейтрофилов в ИМ 73,00% (р <0,05). Также отмечено повышение содержания нейтрофилов в крови, как в процентном отношении (67,00%), так и в абсолютных значениях (5,30х109/л) в сравнении с данными, полученными у больных АБА (р <0,05). Значения клеточных маркеров у больных АБА не различались с таковыми в сравнении со здоровыми лицами (р>0,05). Полученные данные указывают на преобладание нейтрофильного типа воспаления дыхательных путей
при НАБА. Нейтрофильный тип воспаления респираторного тракта является основой формирования данного фенотипа и определяет клиническое течение астмы. В отличие от АБА, в группе НАБА у пациентов наблюдались частые респираторные вирусные инфекции, преобладали сопутствующие заболевания в виде очагов инфекции. 2/3 пациентов получали высокие дозы ИГКС. У 29 (54,7%) больных астма имела неконтролируемое течение.
Учитывая значимость НЭ и ГЬ-8 в развитии нейтрофильного фенотипа по данным литературы, нами проведена сравнительная оценка данных параметров у пациентов с аллергической и неаллергической формами астмы. У пациентов с АБА высокие значения выявлены только у 6 (12,2%)
пациентов. У больных с НАБА значения НЭ колебались от 30 до 470 нг/мл [Р25%; Р75%] и были повышены у 32 (65,3%) больных. В группе НАБА уровень НЭ был в 2 раза выше в сравнении со значениями, полученными у пациентов с АБА (70,00 нг/мл), и составил - 150,00 нг/млг (р <0,05). Таким образом, НЭ является патогномоничным маркером нейтрофильного типа воспаления. НЭ отражает инфекционный характер течения астмы и имеет важное значение в формировании нейтрофильного типа воспаления при НАБА, в отличие от АБА. При высоких значениях НЭ следует подумать об усилении противовоспалительной терапии и назначении антибактериальных препаратов.
Получены достоверные различия между значениями ГЬ-8 у больных НАБА и АБА. Уровень спонтанной продукции ГЬ-8 у больных с НАБА составил 586,20 пг/мл, у больных с АБА 450,50 пг/мл, соответственно (р <0,05). Данный факт подтверждает преобладание нейтрофилов в дыхательных путях и активность нейтрофилов, участвующих в нейтрофильном типе воспаления у больных НАБА. Индуцированная продукция ГЬ-8 также была выше в группе НАБА в сравнение с группами АБА и здоровыми донорами (р <0,05) и составила - 9005,00 пг/мл. Повышение продукции ГЬ-8 определяется функциональной активностью нейтрофилов в ответ на внедрение патогенных агентов, в том числе вирусов, бактерий и напряженностью противоинфекционной защиты организма. Повышенные значения индуцированной продукции ГЬ-8 может
свидетельствовать о хроническом, персистирующем течение воспаления и его инфекционном характере. Динамика уровня НЭ может свидетельствовать о снижении интенсивности нейтрофильного типа воспаления и эффективности проводимого лечения.
Значения ФВД различались при НАБА и АБА, у больных НАБА составили - 1,57 л, 58,00%, в сравнении с нормальными величинами больных АБА (2,90 л, 86,00%) (р <0,05). В группе больных НАБА выявлена значимая корреляция уровня НЭ со значениями ОФВ: в литрах и процентах (г= -0,496245, соответственно г= -0,293994, р <0,05). Наименьшие значения ОФВ1, как в литрах, так и в процентах наблюдались у пациентов с высокими значениями НЭ, усугубляя степень тяжести течения астмы. Полученные данные согласуются с данными литературы. Авторами также показано, что при нейтрофильном типе воспаления наблюдается снижение ОФВ1 и более тяжелое течение астмы [14].
Вывод. Таким образом, НЭ, Ш-8 играют важную роль в формировании нейтрофильного типа воспаления дыхательных путей. НАБА является фенотипом астмы с нейтрофильным типом воспаления респираторного тракта. При этом повышенная активность НЭ сопровождается повышением уровня, как спонтанного уровня ГЬ-8, так и его индуцированной продукции. Проведение анализа НЭ, ГЬ-8 может быть полезен при анализе и диагностике фенотипа астмы и прогнозе эффективности топических стероидов.
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
