Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.


Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

 

"Child`s Health" 6 (66) 2015

Back to issue

Processes of Airway Remodeling in Children with Bronchial Asthma on the Background of Intracellular Infections

Authors: Chernyshova O.Ye. - Donetsk National Medical University named after M. Horkyi, Krasnyi Lyman, Ukraine

Categories: Pediatrics/Neonatology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

В статье представлены сведения о процессах ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме у детей. Описаны изменения уровней матричных металлопротеиназ, тканевого ингибитора матричных протеиназ, трансформирующего фактора роста, аутоантител к коллагену III типа, эндотелина-1 у детей с бронхиальной астмой, не инфицированных и инфицированных внутриклеточными инфекциями, вызванными вирусом простого герпеса І–ІІ типов, цитомегаловирусом, вирусом Эпштейна — Барр, Сhlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniae.

У статті представлені відомості про процеси ремоделювання дихальних шляхів при бронхіальній астмі. Описано зміни рівнів матричних металопротеїназ, тканинного інгібітора матричних протеїназ, трансформуючого фактора росту, аутоантитіл до колагену III типу, ендотеліну-1 у дітей із бронхіальною астмою, не інфікованих та інфікованих внутрішньоклітинними інфекціями, викликаними вірусом простого герпесу І–ІІ типів, цитомегаловірусом, вірусом Епштейна — Барр, Сhlamydophila pneumoniae і Mycoplasma pneumoniae.

This article provides information about the processes of airway remodeling in children with bronchial asthma. There are described the changes in the levels of matrix metalloproteinases, tissue inhibitor of matrix metalloproteinase, transforming growth factor, autoantibodies to collagen type III, endothelin-1 in bronchial asthma in children, uninfected and infected with intracellular infections caused by herpes simplex virus types I–II, cytomegalovirus, Epstein-Barr virus, Сhlamydophila pneumoniae and Mycoplasma pneumoniae.


Keywords

ремоделирование дыхательных путей, персистирующие инфекции, бронхиальная астма, дети.

ремоделювання дихальних шляхів, персистуючі інфекції, бронхіальна астма, діти.

airway remodeling, persistent infections, bronchial asthma, children.

Статья опубликована на с. 44-48

 

Рост количества аллергических заболеваний, прежде всего бронхиальной астмы (БА), отмечаемый в последнее десятилетие, рассматривается как проблема мирового уровня. Проявления бронхиальной астмы у детей обусловлены хроническим воспалительным процессом в дыхательных путях, гиперреактивностью бронхов, отеком слизистой оболочки, сдвигами в продукции бронхиального секрета с появлением густой вязкой слизи в просвете, приводящими к нарушению бронхиальной проходимости с приступами затрудненного дыхания [5].

Многочисленные фундаментальные исследования механизмов патогенеза, разработка новых селективных лекарственных препаратов, создание специальных программ Всемирной организации здравоохранения приводят к улучшению течения заболевания, однако не всегда удается взять под контроль заболеваемость бронхиальной астмой у детей [1], что может быть обусловлено ремоделированием дыхательных путей.
Астма сопровождается не только бронхоспазмом, но и необратимыми структурными изменениями бронхов, которые называют ремоделированием дыхательных путей. В результате воспалительного процесса, развивающегося при бронхиальной астме под воздействием специфических и неспецифических факторов, в том числе и вирусных инфекций, происходят морфологические и функциональные изменения во всех структурах бронхов [2].
Несмотря на то что в последние годы достигнут определенный прогресс в выявлении основных закономерностей, определяющих ремоделирование дыхательных путей при бронхиальной астме, эта проблема остается нерешенной [7]. Отсутствуют исследования о влиянии персистирующих внутриклеточных инфекций на процессы ремоделирования дыхательных путей у детей, а также о возможностях коррекции данного патологического процесса с помощью лекарственных средств.
Одной из проблем диагностики процессов воспаления и ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме у детей является необходимость использования инвазивной волоконно-оптической бронхоскопии с биопсией. Однако рядом исследователей были проведены комплексный анализ и корреляция между признаками воспаления и ремоделирования, выявленными при бронхоскопии, компьютерной томографии, изу-чении биоптата, и уровнем маркеров воспаления и ремоделирования в мокроте и сыворотке крови, а также подтверждена равнозначность данных исследований [4].
Целью работы явилось определение влияния персистирующих внутриклеточных инфекций, в частности цитомегаловирусной, инфекции, вызванной вирусом простого герпеса І–ІІ типов, вирусом Эпштейна — Барр, Сhlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniaе, на процессы ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме.

Материалы и методы исследования

Проведено обследование 328 детей в возрасте от 1 до 15 лет с персистирующим течением бронхиальной астмы, находившихся на стационарном и/или амбулаторном лечении в городской детской клинической больнице № 2 и центральной городской клинической больнице № 3 г. Донецка на протяжении 2008–2014 годов.
У всех детей диагностика характера и формы персистирующих внутриклеточных инфекций включала два этапа. На первом этапе определялся уровень иммуноглобулинов классов М и G в сыворотке крови к вирусу простого герпеса І–ІІ типов, цитомегаловирусу, вирусу Эпштейна — Барр, Сhlamydophila pneumoniae и Mycoplasma pneumoniaе методом иммуноферментного анализа с использованием коммерческих тест-систем фирмы «Вектор-Бест» (г. Новосибирск, Россия). В случае обнаружения специфических антител проводилось биологическое исследование на наличие ДНК возбудителя в соскобе слизи со слизистой оболочки ротоглотки и мокроте методом полимеразной цепной реакции. Для выявления фрагмента ДНК инфекционных агентов в биологических средах использовали набор реагентов «Цитопол», «Герпол», «Эбарпол», «Пневмопол-Хл-КТ», «Полимик 1» научно-производственной фирмы «Литех» (г. Москва, Россия).
Нами были изучены уровни различных медиаторов ремоделирования бронхов в сыворотке крови детей, больных бронхиальной астмой, инфицированных внутриклеточными возбудителями, при активном и латентном течении инфекционного процесса, а также неинфицированных пациентов. В частности, определялись уровни фермента металлопротеиназы-9 (ММР-9), специфического тканевого ингибитора ММР-9 — TIMP-1, трансформирующего фактора роста β (TGF-β), эндотелина-1, аутоантител к коллагену III типа с помощью стандартных тест-систем, рассчитывался индекс фиброзирования TIMP-1/ММР-9.
Для определения уровня аутоантител человека к коллагену третьего типа методом иммуноферментного анализа использовалась стандартная тест-система «ИМТЕК» (г. Москва). Количественная оценка уровней цитокина TGF-β1, ММР-9 и ее ингибитора TIMP-1 выполнялась методом сэндвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа с применением стандартных коммерческих наборов реактивов Platinum ELISA фирмы eBioscience (США). Уровень эндотелина-1 определяли методом прямого иммуноферментного анализа с помощью тест-системы Biomedica Medizinprodukte GmbH& Co KG (г. Вена, Австрия). Исследования проводили в Центральной научно-исследовательской лаборатории Донецкого национального медицинского университета им. М. Горького.

Результаты и их обсуждение

По результатам исследования показано (табл. 1, 2), что уровень фермента эндопептидазы ММР-9 в сыворотке крови детей, как инфицированных (основная, или І группа), так и не инфицированных внутриклеточными возбудителями (группа сравнения, или ІІ группа), двукратно превышал показатели практически здоровых детей. Не было выявлено статистически значимой разницы данного параметра у пациентов основной группы и группы сравнения.
В случае активного течения инфекции у пациентов I группы уровень ММР-9 был выше, чем при латентном течении инфекционного процесса, статистическая разница р значимо не отличалась и составила 0,111. Не отмечалось статистической разницы показателя ММР-9 у детей с бронхиальной астмой с активным течением инфекционного внутриклеточного процесса и пациентов с бронхиальной астмой, не инфицированных внутриклеточными инфекциями, а также у наблюдаемых пациентов с латентным течением инфекции и неинфицированных детей.
Повышение активности матричных металлопротеиназ приводит к ремоделированию дыхательных путей за счет их способности гидролизировать все компоненты экстрацеллюлярного матрикса: коллагены, проколлагены, протеогликаны, эластин, фибронектин, ламинин, а также адгезивные и другие белки соединительной ткани, а денатурировать фибриллярные коллагены [8]. Кроме того, ММР-9 участвует в ангиогенезе дыхательных путей, а также способна активировать TGF-β1, приводящий к суб-эпителиальному фиброзу [9].
В физиологических условиях происходит продукция незначительного количества металлопротеиназы, а их регуляция осуществляется специфическими тканевыми ингибиторами металлопротеиназ. Подавление ММР-9 происходит под действием TIMP-1.
Результаты исследования показали, что уровень 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. Статистически значимой разницы данного показателя у пациентов основной группы и группы сравнения не выявлено.
Повышение в сыворотке крови уровня TIMP-1, связанное с хронической бронхиальной обструкцией, свидетельствует об определенном контроле и регулировании чрезмерной активности ММР-9. Более объективное значение имеет определение уровня соотношения TIMP-1/MMP-9 как маркера фиброза, склероза тканей, влияющего на толщину стенки дыхательных путей у пациентов с бронхиальной астмой [10]. Нарушение баланса между матриксными металлопротеиназами и их тканевыми ингибиторами приводит к эмфизематозным изменениям в легких при данном заболевании [8].
При обследовании детей, больных бронхиальной астмой, было выявлено, что индекс фиброзирования TIMP-1/ММР-9 в сыворотке крови пациентов с бронхиальной астмой, инфицированных внутриклеточными возбудителями, более чем в 5 раз превышал данный показатель в группе здоровых детей. У пациентов, не инфицированных внутриклеточными инфекциями, соотношение TIMP-1/ММР-9 статистически значимо не отличалось от показателей основной группы и практически здоровых детей. Увеличение соотношения TIMP-1/ММР-9 отображает ремоделирование дыхательных путей вследствие хронического воспалительного процесса при бронхиальной астме у детей за счет субэпителиального осаждения коллагена [8]. Длительный дисбаланс TIMP-1/ММР-9 приводит к утолщению дыхательных путей и ограничению воздушного потока, что усугубляет течение бронхиальной астмы у детей [10].
Повышенная выработка металлопротеиназ приводит к активации факторов роста, в частности профибротического TGF-β1 [6], который рассматривается как иммунопатологическая молекула при заболеваниях, связанных с избыточным фиброзом [3]. Нами было выявлено повышение данного фактора роста как в основной группе детей, так и в группе сравнения. У пациентов, не инфицированных внутриклеточными инфекциями, уровень данного цитокина был в 2 раза выше, чем у здоровых детей, однако статистическая разница р при этом равнялась 0,067. При определении уровня TGF-β1 в основной группе пациентов с активным и латентным течением внутриклеточных персистирующих инфекций было выявлено их статистически значимое различие.
Таким образом, повышение концентраций TGF-β1 связано с прогрессированием фиброза и ремоделированием дыхательных путей у пациентов с бронхиальной астмой. Инфицирование внутриклеточными инфекциями усугубляет этот процесс, особенно в случае активного течения.
Противовоспалительная активность TGF-β1 проявляется в супрессии продукции провоспалительных цитокинов, ингибировании активности макрофагов и клеточного деления Т- и В-лимфоцитов и активизации пролиферации фибробластов. Поэтому гиперпродукция TGF-β1, особенно в основной группе детей с активным течением инфекционного процесса, обусловлена снижением активации клеток иммунной системы, направленных на ограничение воспалительной реакции, что приводит к поддержанию хронического воспаления и замыкает круг патологических процессов в дыхательных путях.
При бронхиальной астме наблюдаются изменения сосудов, включающие ангиогенез, расширение сосудов, микроваскулярную проницаемость, продукцию факторов роста, адгезию клеток, трансмиграцию и фильтрацию, увеличение кровотока вследствие расширения резистентных артерий и увеличения количества сосудов, коррелирующие со степенью тяжести заболевания [3]. Однако существуют биологически активные вещества, способные вызывать сужение сосудов. К ним относится эндотелин-1, который является наиболее мощным вазоконстриктором и продуцируется сосудистым эндотелием в дыхательных путях при бронхиальной астме под действием фактора некроза опухоли α. 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 [3].
При обследовании наблюдаемых нами детей выявлено, что уровень эндотелина-1 был статистически значимо выше (p < 0,001) в сыворотке крови у больных бронхиальной астмой, как инфицированных, так и не инфицированных внутриклеточными инфекциями, по сравнению со здоровыми детьми. Статистически значимого различия в показателях детей основной группы и группы сравнения выявлено не было.
Уровень аутоантител к коллагену ІІІ типа является показателем, определяющим прогноз при бронхолегочной патологии у детей. В результате хронического воспаления, лежащего в основе ремоделирования дыхательных путей при бронхиальной астме, формируется субэндотелиальный фиброз вследствие нарушения обмена коллагена аутоиммунного характера. Данный иммунохимический тест имеет высокую информативность, диагностическую и прогностическую значимость, характеризует воспалительную реакцию на всех ее этапах, в том числе на ранних, и свидетельствует о ремоделировании дыхательных путей, вызванном дезорганизацией коллагеновых волокон.
В ходе обследования детей с бронхиальной астмой в основной группе и группе сравнения отмечалось статистически значимое (p < 0,001) повышение уровня аутоантител к коллагену ІІІ типа по сравнению с практически здоровыми детьми. Статистическая разница (p < 0,001) выявлена и у пациентов из основной группы и группы сравнения, что свидетельствует о влиянии внутриклеточного инфицирования на усугубление субэпителиального фиброза у больных бронхиальной астмой. Превалирование показателей при активном течении инфекционного процесса над показателями, определяемыми при латентном течении, также статистически отличалось.
Повышение уровня аутоантител к коллагену ІІІ типа при бронхиальной астме у детей, протекающей на фоне различного течения инфекционного процесса, вызванного внутриклеточными возбудителями, и без инфицирования, указывает на дезорганизацию коллагеновых структур, особенно при активном течении инфекции.

Выводы

Таким образом, в процессе исследования были получены данные, свидетельствующие о патологическом воздействии персистирующих внутриклеточных инфекций, в частности цитомегаловирусной, инфекции, 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. Эти изменения обусловливают необходимость проведения не только базисной терапии заболевания, но и этиопатогенетического лечения, что позволит уменьшить процессы ремоделирования дыхательных путей, снизить тяжесть заболевания и инвалидизацию.

Bibliography

1. Антипкін Ю.Г. Сучасні погляди на етіопатогенез, клініко-діагностичні та лікувально-профілактичні особливості перебігу запального процессу при неспецифічних захворюваннях органів дихання у дітей (огляд літератури) / Ю.Г. Антипкін, Т.Г. Надточій // Перинатология и педиатрия. — 2011. — № 1(45). — С. 19-23.
 
2. Недельская С.Н. Диагностика бронхиальной астмы у детей раннего возраста: возможности, проблемные вопросы, дифференциальная диагностика / С.Н. Недельская, Д.А. Ярцева // Здоровье ребенка. — 2013. — № 2(45). — С. 26-32.
 
3. Ненартович И.А. Ремоделирование бронхов при бронхиальной астме и возможности его коррекции / И.А. Ненартович, В.Ф. Жерносек // Рецепт. — 2010. — № 3(71). — С. 77-89.
 
4. Стройкова Т.Р. Клинико-диагностическое значение аутоантител к коллагену III типа при бронхолегочных заболеваниях у детей: Автореф. дис... канд. мед. наук: спец. 14.00.09 «Педиатрия» / Т.Р. Стройкова. — Астрахань, 2009. — 20 с.
 
5. Уманець Т.Р. Клініко-анамнестичні особливості фенотипів бронхіальної астми у дітей / Т.Р. Уманець // Перинатология и педиатрия. — 2011. — № 2(46). — С. 69-71.
 
6. Doğu F. Serum transforming growth factor-β (TGF-β), matrix metalloproteinase-2 (MMP-2), matrix metalloproteinase-9 -(MMP-9) and tissue inhibitors of metalloproteinase (TIMP-1) levels in childhood asthma / F. Doğu, A. Yildiran, D. Loğlu // Turk. J. Med. Sci. — 2008. — № 38 (5). — Р. 415-419.
 
7. Fixman E.D. Basic mechanisms of development of airway structural changes in asthma / E.D. Fixman, A. Stewart, J.G. Martin // Eur. Respir. J. — 2007. — Vol. 29. — P. 379-389.
 
8. Hegazy L. Circulating MMP-9 and TIMP-1 in acute exacerbations and after remission induced by oral corticosteroids in asthmatic children / L. Hegazy, Abu El Hana Salwa // Egypt J. Pediatr. Allergy Immunol. — 2006. — № 4(1). — Р.23-29.
 
9. Kraus-Filarska M. Metalloproteinases and airway remodeling in asthma / M. Kraus-Filarska, M. Kosinska, A. Tomcowicz // Adv. Clin. Exp. Med. — 2007. — Vol. 16, № 3. — Р. 417-423.
 
10. Matrix metalloproteinases in respiratory diseases: from pathogenesis to potential clinical implications / S. Oikonomidi, K. Kostikas, I. Tsilioni [et al.] // Cur. Med. Chem. — 2009. — Vol. 16, №. 10. — Р. 1214-1228.

Back to issue