ВОСПАЛЕНИЕ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ ПРИ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЕ У ДЕТЕЙ
Морфологической основой бронхиальной гиперреактивности при бронхиальной астме по данным последнего десятилетия является аллергическое (неинфекционное) хроническое воспаление стенки дыхательных путей, характеризующееся наличием слизи в просвете бронхов, содержащей различные клеточные элементы, дисплазией и десквамацией эпителия, увеличением числа бокаловидных желез, утолщением базальной мембраны, инфильтрацией собственной мембраны слизистой оболочки лимфоидными клетками и гранулоцитами, с преобладанием эозинофилов в инфильтрате и секрете. Такого рода изменения, различной степени выраженности, прослеживаются, начиная с ранних сроков болезни, в межприступном периоде и, по-видимому, как при достаточно тяжелом, так и при легком варианте течения болезни.
Иммуноморфология аллергического воспаления
Воспалительный процесс затрагивает все структуры стенки бронха: эпителиальный покров, базальную мембрану, бронх-ассоциированные лимфоидные узелки, сосуды, гладкие мышцы, причем каждая из указанных структур реагирует по-своему. На аутопсийном материале показана большая степень десквамации эпителиальных клеток, которые вместе с эозинофилами и бронхиальным секретом выполняют просвет дыхательных путей. Считают, что десквамация эпителиальных клеток происходит под действием протеинов, синтезирующихся гранулами эозинофилов и их высвобождение наступает при дегрануляции последних. Базальная мембрана сильно изменена: отечна, утолщена на всем протяжении, основное вещество дезорганизовано. Серозные и бокаловидные клетки гипертро-фированы, соотношение эпителиальных и бокаловидных клеток изменено в пользу последних. Сосудистая проницаемость венул и капилляров стенки бронхов заметно изменена. Описываемая морфологическая картина в значительной степени специфична для бронхиальной астмы и свидетельствует о том. что в основе болезни лежит воспаление, персистирующий характер которого подчеркнут и в определении болезни. Описание морфологической картины аутопсийного материала случайно погибших (в автомобильной катастрофе) больных бронхиальной астмой лиц, находившихся в стойкой ремиссии, свидетельствует о сохранении у них характерных для болезни морфологических изменений. Это позволяет сделать вывод о персистирующем характере воспалительного процесса при бронхиальной астме и отсутствии корреляции между клиническими проявлениями и морфологическими изменениями.
Основным иммунологическим маркером сенсибилизации является повышение общего уровня IgЕ в сыворотке крови больного и наличие специфических IgЕ антител к экзоаллергенам.
В норме концентрация IgЕ очень низкая и составляет у здоровых людей примерно 0,00005 г/л. что приблизительно в 100000-200000 раз ниже нормального уровня lgG.
IgЕ фиксируется своим Fc-фрагментом к специфическим рецепторам. На поверхности тучных клеток и базофилов экспрессирован высокоаффинный рецептор к Fc фрагменту молекулы IgЕ, так называемый Fc-эпсилон рецептор 1 типа или Fc-эпсилон-RI.
Структура
и функция высокоаффинного IgЕ рецептора
Рис. 4-1 Структура и функция высокоаффинного IgЕ рецептора.
Существенная часть общего IgЕ фиксирована на тучных клетках и базофилах. В отличие от других рецепторов, которые соединяются с fc-эпсилон регионом антител других классов только тогда, когда они сцеплены с антигеном, Fc-эпсилон-RI прикрепляет мономерную молекулу свободного IgЕ. Однако это не приводит к его активации. Для активации рецептора и передачи сигнала несущей его клетке необходима агрегация Fc-эпсилон-RI. Она достигается при распознавании фиксированными к рецептору молекулами IgЕ поливалентного антигена (аллергена).
|
|
|||
| Характеристика |
|
Базофил | |
| слизистых оболочек | соединительной ткани | ||
| Локализация | тканевая | циркуляция | |
| Ядро | несегментировано | сегментировано | |
| Fc-эпсилон-RI | + | + | |
| Депо гистамина | 2-3 пг на клетку (меньше) | (больше) | 1 пг на клетку |
| Синтез PGD2/F2 альфа | + | - | |
| Синтез LTC4 | + | + | |
| Секреция триптазы | + | + | |
| Секреция химотрипазы | + | - | |
| Зависимость от Т-лимфоцитов | + | - | - |
| Сокращения. Fc-эпсилон-RI — рецептор Fc фрагмента IgЕ 1 типа, PGD2/F2 альфа — простагландины D2 и F2-альфа; LTC4 — лейкотриен С4. | |||
Кроме Fc-эпсилон-RI существует второй тип рецептора, сродство которого к IgЕ примерно в 100 раз ниже, чем у рецептора 1 типа. Это так называемый низкоаффинный рецептор IgЕ: Fc-эпсилон-RII. Существуют две формы этого рецептора, альфа и бета Fc-эпсилон-RIlb экспрессируется главным образом зрелыми В-кпетками и моноцитами под воздействием интерлейкина (IL)-4. Fc-эпсилон-RII существует в растворимой форме, являющейся лигандом CD21, увеличивающим синтез В-лимфоцитами lgE.
Тучная клетка занимает одно из центральных мест в аллергической реакции. Ее изначальная защитная роль заключается в мобилизации иммунной реакции в месте локализации патогена. Циркулирующим аналогом тучной клетки с точки зрения аллергической реакции является базофил.
Основные характеристики тучной клетки и базофила приведены в рис. 4-2. Принципиальными характеристиками, объединяющими эти два типа клеток являются: наличие многочисленных цитоплазматических гранул, содержащих гистамин и различные ферменты, и экспрессия высокоаффинных рецепторов к константному фрагменту IgЕ.
Если поступающий аллерген распознается фиксированными на тучной клетке
антителами происходит агрегация IgЕ и перекрестное реагирование двух или
более Fc-эпсилон-RI. Механизм внутриклеточной передачи сигнала от Fc-эпсилон-RI
по последним данным аналогичен таковому в лимфоцитах и нейтрофилах и связан
с src семейством тирозинкиназ. Сигнальный каскад очень быстро, в течение
одной минуты приводит к акгивации тучной клетки (базофила) и секреции преформированных
и вновь образущихся биологически активных веществ — медиаторов аллергии.
Этот феномен благодаря морфологической перестройке клетки получил название
дегрануляции тучной клетки или базофила.
Медиаторы тучной клетки и базофила
Секретируемые в процессе дегрануляции биологические активные вещества можно отнести к двум группам: депонированным в гранулах (преформированным) и синтезируемым de novo медиаторам. Последние в свою очередь можно разделить на липидные (производные арахидоновой кислоты) и высокомолекулярные белковые (цитокины). Основные сведения о них приведены в рис. 4-3.
Как видно из представленных в таблице данных тучная клетка, секретируя набор медиаторов, вызывает эффекты, совпадающие с симптомами бронхиальной астмы в острой фазе и во время отсроченной реакции, а именно — сокращение гладкой мускулатуры дыхательных путей, повышение продукции слизи, сосудистые эффекты — спазм венул, повышение сосудистой проницаемости. Экспрессия молекул адгезии, активационные и хемотаксические стимулы привлекают в шоковую ткань и включают в процесс другие клетки (эозинофилы, нейтрофилы, эпителиальные клетки, фибробласты). Установлено, что тучные клетки несут одинаковые с Т-клетками молекулы адгезии, что предполагает схожесть путей миграции и остановки этих клеток в тканях. С одной стороны это необходимо для контроля самих тучных клеток, так как их "слизистый" пул зависим от Т-лимфоцитарной регуляции. Однако не исключено, что биологически активные продукты тучных клеток могут влиять на течение иммунного ответа при аллергии, вызывая, в частности, некоторое повышение IgЕ.
В результате активации тучной клетки происходит высвобождение серии уже имеющихся липидных соединений (гистамина), а также образующихся вновь медиаторов, к которым относится простагландины D2 и Р2-альфа, тромбоксан А2, а также фактор активации тромбоцитов (PAF) и лейкотриены (LT) — LTB4, LTD4, LTC4, LTE4. С действием этих медиаторов связывают немедленный ответ — острый бронхоспазм, отек слизистой бронхов, гиперсекцию бронхиальной слизи при астме. Эти же медиаторы (главным образом PAF и LTB4) ответственны , в свою очередь, за продолжительную активацию эозинофилов, нейтрофилов, тромбоцитов и Т-лимфоцитов, за формирование воспаления в тканях и развитие отсроченной реакции.
У больных бронхиальной астмой повышенный уровень лейкотриенов обнаружен в плазме, бронхиальном секрете, бронхоальвеолярной лаважной жидкости. Показана выраженная корреляция уровней LTC4 и LTD4, высвобождаемых из стимулированных лейкоцитов in vitro и тяжестью заболевания при бронхиальной астме у детей.
Роль
ионов кальция в реализации аллергических реакций при бронхиальной астме
у детей
Анализ хода высвобождения медиаторов из тучных клеток показал, что перекрестное стягивание антигеном двух молекул IgЕ на поверхности клеток приводит к активации мембранных ферментов, которые ускоряют процесс метилирования мембранных фосфолипидов. В процессе реакции происходит перераспределение жирных кислот
|
|
|
| Медиаторы Преформированные: | Фармакологические эффекты |
| Гистамин | Повышает сосудистую проницаемость, сокращает гладкую мускулатуру бронхов. усиливает продукцию слизи |
| Нейтральные протеазы (триптаза. химотриптаза. карбоксипротеаза) | Роль при аллергии не ясна: различные популяции клеток продуцируют разные ферменты |
| Синтезируемы de novo: Липидные: | |
| LTC4, LTD4. LTE4 | Повышает сосудистую проницаемость, сокращает гладкую мускулатуру бронхов. усиливает продукцию слизи |
| LTB4 | Хемотаксис нейтрофилов |
| PGD2 / PGF2 альфа | Сокращает гладкую мускулатуру бронхов |
| ТХА2 | Вызывает вазоконстрикцию, сокращает гладкую мускулатуру бронхов, агрегацию тромбоцитов |
| PAF | Повышает сосудистую проницаемость, сокращает гладкую мускулатуру бронхов, вызывает хемотаксис и активацию эозинофилов и нейтрофилов, агрегацию тромбоцитов |
| Цитокины: | |
| IL-4 | Стимуляция гуморального (Th2) и ингибиция клеточного (Th1) иммунного ответа. переключение В-клеток на синтез IgЕ. стимуляция экспрессии VCAM-1 эндотелиальными клетками, активация фибробластов |
| IL-5 | Активация эозинофилов |
| tnfk | Стимуляция экспрессии 1САМ-1 эндоюлиальными клетками |
| Сокращения PGD2 / PGF2(( — пристатдндины D2 и F2 альфа: LTB4. 1-ТС4, LTD4. LTE4 — лейкотриены В4. LTC4. LTD4 и LTE4: ТХА2 - тромооксан А2, PAF — фактор активации тромбоцитов, IL — интерлейкин: Th1. Th2 — Т хелперы 1 и 2 типов; VCAM -I. 1САМ-1 молекулы адгезии: TNF-альфа фактор некроза опухоли альфа | |
фосфолипидов в клеточной мембране и, вследствие этого, локальное изменение ее структуры, что, в свою очередь, способствует формированию "кальциевых ворот" и поступлению ионов кальция в клетку через так называемые кальциевые каналы. Повышение внутриклеточной концентрации кальция происходит за счет входа по этим каналам катиона в клетку. Важное значение имеет мобилизация кальция из внутриклеточных депо. Кальций приводит к активации кальций-зависимых регуляторных белков, одним из которых является кальмодулин. Комплекс кальций-кальмодулин индуцирует переход мембранной проэстеразы в химотрипсин-зависимую эстеразу. активирует аденилатциклазу, Ca2+ и Mg2+-АТФ-азу, которая, в свою очередь, гидролизует мембранные фосфолипиды до лизофосфатидов и жирных кислот. В результате этих процессов происходит образование каналов между клеточными и перигранулярными мембранами и выброс содержимого гранул во внеклеточное пространство. Возможно, активирующим сигналом для антиген-зависимого высвобождения медиаторов является первичное увеличение ионов кальция в цитоплазме. Для высвобождения медиаторов необходим не только вход кальция, но и его мобилизация из внутриклеточных депо — митохондрий, эндоплазматического ретикулума. Существует строгая зависимость образования лейкотриенов от присутствия ионов кальция. При снижении Са2+ в межклеточной среде обнаружено подавление синтеза лейкотриенов. В то же время 5-липоксигеназа — инициальный фермент на пути синтеза лейкотриенов заметно стимулируется под действием двухвалентного катиона. Таким образом, ион кальция действует не только как важный триггер при высвобождении медиаторов из тучных клеток, активированных под влиянием иммунологических и неиммунологических стимулов, но и участвует в синтезе этих медиаторов.
При бронхиальной астме у детей имеет место нарушение процессов перемещения кальция в иммунокомпетентных клетках, образование и выхода из клеток медиаторов аллергии и возникновение в этой связи клинических проявлений заболевания. Показано существенное усиление перемещения мембраносвязанного кальция в лимфоцитах периферической крови in vitro под воздействием неспецифической (конканавалин А) стимуляции клеток у детей, больных атопической астмой. Этот феномен наблюдался при различной тяжести и в различные периоды заболевания. У больных бронхиальной астмой отмечено увеличение числа лимфоцитов, связывающих комплекс кальций-хлортетрациклин (хлортетрациклин — индикатор кальция), что объяснялось повышенным содержанием катиона в мембране иммунокомпетентных клеток.
Т-лимфоциты и регуляция иммунного ответа
По сложившимся к настоящему времени представлениям хелперные Т-лимфоциты (Th, или CD4+ лимфоциты) разделяются по этому признаку как минимум на три класса: Th0, Th1 и Th2 клетки. Т-хелперы до включения в специфическую иммунную реакцию (непримированные клетки) определяются как Th0. В результате распознавания антигена они дифференцируются в одном из двух направлений.
Рис. 4-4. Три основных класса Т-хелперов (CD4+). Цитоксииы Th1 клеток способствуют дифференцировке Th0 в Th1 и подавляют развитие Th2, цитотоксины Th2, напротив способоствуют дифференцировке Th2 и подавляют Th 1
CD4+ Т-клетки 1 типа (Th1) продуцируют интерферон (IFN) у и интерлейкин (IL)-2 и занимают центральное место в клеточном иммунном ответе, так как IFN у является мощным активатором фагоцитоза. Полярным вариантом дифференцировки Th0 CD4+ лимфоцитов является девиация в сторону так называемых Т-хелперов второго типа — Th2, формирующих гуморальный вариант иммунного ответа. В отличие от Th1 клеток Th2 лимфоциты продуцируют IL-4, IL-5, IL-10, IL-13 и участвуют в формировании гуморального иммунного ответа. Цитокины Th1 клеток, в частности IFN-гамма, индуцируют дифференцировку Th0 в направлении Thi и ингибируют формирование Th2 клеток. Обратный эффект вызывают цитокины Th2 клеток: IL-4 направляет дифференцировку Th0 в сторону Th2, а IL-10 и IL-13 вместе с IL-4 ингибируют образование Th1 лимфоцитов и некоторые функции макрофагов.
Цитокины, продуцируемые Th2 клетками, имеют прямое отношение к феноменам, наблюдаемым при аллергии и астме. Так, IL-4 и IL-13 в контексте специфического гуморального иммунного ответа переключают В-клетку на синтез антител класса IgЕ, а IL-5 является основным фактором, активирующим эозинофилы (рис. 4-4).
Наименее ясным является вопрос, что именно при аллергии и бронхиальной астме создает "сигнальный фон" приводящий к начальному коммутированию Th0 клеток в Th2 направлении. Можно предположить несколько механизмов, приводящих к такого рода дифференцировке.
Вариант иммунного ответа связан с характером антигена. Многие патогены, главным образом внутриклеточные бактерии и вирусы, активируют макрофаги и естественные киллерные (NK) клетки, которые начинают продуцировать IL-12 и IFN-гамма. В присутствии этих цитокинов включенные в иммунный ответ пролиферирующие CD4+ Т лимфоциты дифференцируются в Th1. Экстрацеллюлярные антигены, по-видимому, привлекают другие типы клеток, которые могут быть источником IL-4. IL-4, как уже упоминалось, дифференцирует пролиферирующие CD4+ Т-лимфоциты в направлении Th2 клеток, подавляет их дифференцировку в Thi клетки и, по-видимому, является ключевым цитокином в организации синтеза IgЕ. (В эксперименте мыши с разрушенным геном, кодирующим IL-4 оказались неспособными продуцировать IgЕ.)
Тучные клетки и базофилы секретируют цитокины, профиль которых близок Th2 (также см. раздел "Медиаторы тучной клетки и базофила"). Избыток IL-4 в этом случае может приводить к инициирующему толчку в направлении Th2. С учетом зависимости тучных клеток слизистых оболочек от Т-лимфоцитов
Рис 4-5. Т-хелперы 2 типа (Th2), тучные клетки и эозинофилы с помощью схожего профиля цитокинов (IL4, IL5, IL13) и мембраносвязанных молекул (gp39) и секретируемых B лимфоцитами IgE антител создают сеть взаимонаправленных позитивных сигналов, поддерживающих аллергическое воспаление.
и вероятной близости их тканевой миграции, тучные клетки могут играть активную регулирующую роль в формировании Th2/lgE опосредованного иммунного ответа при бронхиальной астме. Однако, учитывая необходимость первичною сенсибилизации тучных клеток, можно предположить, что их регулирующая активность сводится к усилению Th2 зависимого иммунного ответа и привлечению клеток -посредников воспаления (эозинофилов).
CD4+NK1.1+ лимфоциты являются источником IL-4. Эта недавно описанная небольшая субпопуляция CD4+ лимфоцитов характеризуется наличием мембранного маркера естественных киллеров NK1.1. Эти клетки несут практически инвариантный Т-клеточный рецептор (TCR), и их особенностью является то, что они распознают антигены, презентируемые молекулами CD1. Будучи активированными CD4+NK1.1+ лимфоциты интенсивно продуцируют IL-4 и таким образом могут направлять иммунный ответ в сторону Th2 / IgЕ.
Интенсивность представления антигена и его взаимодействия с TCR влияет на вариант иммунного ответа. Т-хелпер распознает антиген в виде пептида. представляемого профессиональной антигенпрезентирующей клеткой (АПК) (макрофаг, В-лимфоцит, др.) на молекуле главного комплекса гистосовместимости II класса (HLA, класс II). Молекула II класса комплементарно взаимодействует с молекулой CD4 Т-лимфоцита, а полипептид, образовавшийся в результате обработки антигена и поданный молекулой HLA II класса, специфически распознается Т-клеточным рецептором (TCR) CD4+ лимфоцита.
Две характеристики взаимодействия пептида с TCR могут коммутировать дальнейшую дифференцировку Th0 лимфоцита. Во-первых, пептид прочно взаимодействующий с TCR, имеет тенденцию стимулировать Th1 вариант развития Т-клетки, тогда как слабое взаимодействие пептида и TCR чаще приводит к дифференцировке в направлении Th2. Во-вторых, большое количество пептида. создающее его высокую плотность на АПК, имеет тенденцию вызывать Th1 опосредованный вариант ответа, тогда как низкая плотность представляемого пептида направляет Th0 клетку дифференцироваться в Th2. Таким образом, скорее всего сигнал через TCR низкой интенсивности приводит к секреции небольшого количества IL-4 (показано на мышиной модели). Этот импульс является достаточным, чтобы запустить позитивно ауторегулируемый процесс поляризации Th0 клетки в сторону Th2.
Среди CD8+ лимфоцитов есть клетки, вырабатывающие Th1 и Th2 подобный профиль цитокинов. Последние гипотетически могут играть роль как в регуляции дифференцировки Th0 в Th2. так и в привлечения эозинофилов к месту аллергического воспаления.
CD4+ лимфоцит может спонтанно приобретать Th2 фенотип.
В работах последних двух лет показана возможность секреции Th0 клеткой
в нейтральных условиях IL-4, приводящего к спонтанной дифференцировке в
лимфоцит, продуцирующий Th2 профиль цитомнов. Таким образом, сам Т-лимфоцит
может выступать в роли клетки, инициирующей формирование Th2/lgE варианта
иммунного ответа.
При бронхиальной астме эозинофилы часто обнаруживаются в большом количестве в жидкости бронхоальвеолярного лаважа, а также в биопсийном и аутопсийном материале. Они определяются не только во время обострения, но и в ремиссии заболевания. При обострении заболевания выявляются признаки активации эозинофилов и повышенной секреции ими медиаторов (рис. 4-6), среди которых следует выделить высокотоксичные основные белки, такие как главный основной протеин (major basic protein - МБР) и эозинофильный катионный протеин (eosinophil cationic protein - ECP). Уровень эозинофильного катионного белка в биологических средах организма является в настоящее время одним из самых информативных маркеров аллергического воспаления.
Рис. 4-6
Основные протеины:
главный основной протеин (МБР), эозинофильный катионный протеин (ECP). эозинофильный нейротоксин (EDN) и др.
Некоторые ферменты:
фосфолипаза D, арилсульфатаза, гистаминаза, каталаза, кислая фосфатаза и др.
Цитокины:
IL-4, IL-5, IL-8, IL-1-альфа, IL-2, IL-3, IL-6, GM-CSF, TNF-альфа, TGF-альфа, TGF-бета
Хемокины: MIP-la. RANTES
Липидные медиаторы: LTC4, 15-НЕТЕ, PAF, PGE1 и PGE2, ТХВ2
Сокращения: TGF-альфа - трансформирующий ростковый фактор альфа, mip-1альфа и RANTES - С-С хемокины: 15-НЕТЕ - 15-гидроксиэйкозатетраеновая кислота (продукт липоксигеназного пути метаболизма арахидоновой кислоты): остапьные сокращения те же.
Регуляция активности эозинофилов в бронхах, по-видимому, зависит в первую очередь от Т-лимфоцитов (Th2) и таких их цитокинов, как IL-5, GM-CSF, IL-3. Источником этих цитокинов, кроме Th2 клеток, могут быть тучные клетки и сами эозинофилы (аутокринная регуляция). Биологически активные продукты эозинофилов кроме повреждающего могут оказывать регулирующее действие. В дополнение к. уже разобранным эффектам следует отметить возможность секреции IL-8; он специфически вызывает хемотаксис нейтрофилов. Кроме того, эозинофилы могут активировать тучные клетки и, возможно, фибробласты.
Следует упомянуть еще несколько типов клеток, которые могут быть вовлечены в аллергическое воспаление при астме, хотя роль их до конца не ясна.
Полиморфонуклеарные нейтрофилы часто присутствуют в жидкости бронхо-альвеолярного лаважа. Привлекаться и активироваться они могут за счет IL-8 и LTB4 в сочетании с IL-3 и GM-CSF.
Эпителиальные клетки. Повреждение бронхиального эпителия в виде его десквамации, дисплазии, увеличения числа бокаловидных клеток, появления воспалительных клеток характерно для бронхиальной астмы. Таким образом, морфологические изменения при астме можно охарактеризовать как бронхит. Кроме повреждения отчетливо выявляются признаки активации эпителиальных клеток, например, в виде интенсивной экспрессии молекул адгезии. Гистамин, PAF и некоторые цитокины могут активировать эти клетки. Поллютанты, такие как двуокись азота и озон, также могут активировать клетки бронхиального эпителия. Сами активированные эпителиальные клетки интенсивно секретируют провоспалительные цитокины и хемокины, участвуя в регуляции воспаления.
Фибробласты, по-видимому, также вовлечены в воспалительный процесс при бронхиальной астме. Существуют данные, указывающие на наличие субпопуляции фибробластов (Thy1+ клетки), которая высоко чувствительна к IL-4. Гиалуроновая кислота, маркер активации фибробластов, обнаруживается в жидкости бронхо-альвеолярного лаважа у больных асмой и ее уровень достоверно коррелирует с уровнем ECP и тяжестью болезни.
Реакция поздней фазы и воспаление
Острая аллергическая реакция наступает в течение нескольких минут после контакта с причинным аллергеном и длится 30-40 минут. В изолированном виде она встречается у некоторого количества больных бронхиальной астмой. В большинстве случаев отмечается более сложная и комплексная реакция на провокацию: после нескольких (3-12) часов благополучного периода наступает постепенное ухудшение бронхиальной проходимости, получившее название реакции поздней фазы (РПФ) или отсроченной реакции.
РПФ отмечается в ответ на ингаляционную провокацию причинным аллергеном у 60-70% больных бронхиальной астмой, развивших немедленную реакцию. С одной стороны, наличие РПФ жестко ассоциировано с характерным признаком бронхиальной астмы — феноменом бронхиальной гиперреактивности. С другой стороны, РПФ характеризуется появлением уже описанных выше признаков воспалительных изменений со
стороны слизистой оболочки дыхательных путей, с инфильтрацией воспалительными клетками. Отмечается второй пик повышения концентрации гистамина. не сопровождающийся, однако, повышением концентрации простагландинов и триптазы, что указывает на его базофильное происхождение. Отмечается повышение уровня продуктов эозинофилов — МБР, ЕСР, цитокин IL-5. Специфическая иммунотерапия и противовоспалительная терапия кортикостероидами эффективны главным образом в отношение выраженности РПФ и не оказывают существенного влияния на немедленную реакцию.
Таким образом, выявляется связь между четырьмя характеристиками болезни: клиникой бронхиальной астмы, бронхиальной гиперреактивностью, наличием воспалительных изменений в дыхательных путях и реакцией поздней фазы.
Тканевые, клеточные и биохимические феномены РПФ до конца не ясны, Отмечаются следующие события: 1) повышение сосудистой проницаемости, где основная роль принадлежит, по-видимому, гистамину, лейкотриенам С4, D4 и, возможно, брадикинину: 2) экспрессия молекул адгезии на эндотелии (1САМ-1, VCAM-1, ELAM-1) и их взаимодействие с лигандами/рецепторами лейкоцитов (LFA-1. VLA-4, Syalyl-Lewisx), что приводит к миграции лейкоцитов по поверхности эндотелия (эффект "роллинга"), а затем твердому закреплению клеток на эндотелии сосудов в месте реакции (основные пусковые молекулы — IL-4 и TNFa): 3) трансмембранная миграция или диапедез воспалительных клеток (PAF, С-С хемокины).
Комплексное влияние некоторых биологически активных соединений во время РПФ хорошо согласуется с находками в воспалительном очаге. Например. IL-4 может вызывать адгезию эозинофилов, но не нейтрофилов, а IL-5 в сочетании с IL-3 и GM-CSF (гранулоцитарно-моноцитарный колониестимулирующий фактор) активирует эозинофилы, поступившие в ткань. Кроме того, некоторые представители новой группы соединений, хемокинов, такие как М1Р-1 альфа и RANTES (макрофагального и эпителиального происхождения), судя по экспериментальным данным также могут рекрутировать и аккумулировать эозинофилы в дыхательных путях. Точное представление об участии молекул адгезии в аллергическом воспалении позволяет рассматривать их как потенциальную терапевтическую мишень при лечении аллергии и астмы.
Вторичная недостаточность антиоксидантных ферментов, выявляющаяся при бронхиальной астме, может приводить к увеличению уровня свободных радикалов, образующихся в процессе NADPH оксидазного пути метаболизма кислорода:
О2`—> О2` (супероксид)—> Н2О2 (перекись водорода) —> НО` (гидроксильный радикал) —> Н2О
Кроме прямого повреждающего действия на клетки тканей дыхательных путей, радикалы кислорода, по-видимому, способны индуцировать секрецию хемокинов, что приводит к усилению инфильтративного компонента воспаления.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ
Учение о биомаркерах — новое направление в медицинской теории последних лет. По определению Национальной медицинской библиотеки США (1996) “Биологические маркеры — это количественно определяемые биологические параметры, которые как индикаторы определяют здоровье, риск заболевания, эффекты окружающей среды, диагностику заболевания, метаболические процессы, эпидемиологию и т.д." Применительно к бронхиальной астме таким показателем являются морфологические и функциональные изменения эозинофила. Большое значение в качестве биомаркера в последнее время придается уровню оксида азота (NO) в выдыхаемом воздухе. Источником оксида азота являются вовлеченные в воспалительный процесс эпителиальные клетки. Показана корреляционная зависимость концентрации NO в воздухе, выдыхаемом больными бронхиальной астмой, не принимающими кортикостероидных препаратов, и интенсивностью воспаления в дыхательных путях. Этот показатель достаточно чувствителен для контроля за эффективностью базисной терапии. Характер воспалительных изменений, биомаркеры этого процесса в совокупности с патофизиологическими изменениями и клинической картиной позволяют отнести бронхиальную астму к самостоятельной нозологической форме патологии человека.
БИОЛОГИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ
НЕЙРОГЕННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ
Причиной изменения бронхиального тонуса считается нарушение равновесия между возбуждающими (холинергическая, нехолинергическая и альфа-адренергическая система) и ингибирующими (бета-адренергическая и неадренергическая ингиби-рующие системы) [Bames, 1992].
Среди трансмиттеров в системе нервного контроля за тонусом бронхиального дерева важное место занимают нейропептиды: субстанция Р и вазоактивный интестинальный пептид (VIP)
Субстанция Р. Нейротрансмиттер нехолинергических возбуждающих нервов рассматривается в настоящее время как основной медиатор нейрогенного воспаления, способный вызывать такие патофизиологические реакции, как отек, гиперсекрецию слизи, бронхоспазм. Необходимо подчеркнуть, что нейрогенное воспаление с участием нейропептидов может сопровождать и усугублять уже имеющееся аллергическое воспаление, инициатором которого является реагин-зависимая реакция. Имеются факты взаимной связи аллергического и нейрогенного воспаления. Чувствительные нервные окончания, в особенности окончания немиепинизированных С-волокон, несущие субстанцию Р, нейрокинин А и другие, связанные с ними нейропептиды, могут активироваться под влиянием медиаторов воспаления (брадикинина, гистамина, ФАТ, лейкотриенов), включая в патогенез астмы механизм аксон-рефлекса и создавая таким образом порочный круг, усиливая и распространяя первоначальное воспаление. Многие неспецифические стимулы (например, дым, двуокись серы) провоцируют рефлекторный бронхоспазм с участием сенсорных окончаний, высвобождающих вещество Р. Показано, что при длительно сохраняющемся воспалительном процессе происходит пролиферация нервных волокон. несущих субстанцию Р с увеличением высвобождения нейропептида. Эффекты нейрогенного воспаления, проявляющиеся в процессе заболевания, влияют на его тяжесть и течение.
Основным нейротрансмиттером неадренергической — нехолинергической системы является VIP. Известно, что вазоинтестинальный пептид является важным регулятором бронхиального тонуса, наиболее мощным эндогенным бронходилятатором из известных в настоящее время и способен противодействовать бронхоспазму при астме. Вероятно, что дисфункция в VIP системе может возникнуть вторично в процессе воспаления дыхательных путей при астме. С усиленной деградацией этого нейропептида может быть связано формирование гиперчувствительности дыхательных путей и рефлекторный бронхоспазм у больных бронхиальной астмой. VIP, как и бета-2-агонисты, повышает уровень цАМФ в дыхательном эпителии. Появление данного нейропептида в системе регуляции является наглядным примером функционального единства нейроэндокринной регуляции при бронхиальной астме.
Необходимо также отметить, что в реализации эффектов нейропептидов важное значение имеет активность нейтральной эндопептидазы (NEP) -энзима, находящегося на поверхности, содержащих рецепторы для нейропептидов, эпителиальных клеток бронхов, гладкомышечных клеток, эндотелиальных клеток. NEP расщепляет и инактивирует нейропептиды, ограничивая таким образом их концентрацию на рецепторах клеточной поверхности, и модулирует ответ клеток-мишеней. Изменение активности нейтральной эндопептидазы также может иметь значение при обострении бронхиальной астмы.
Основные исследования в генезе бронхиальной астмы касались бета-2-рецепторов в гладкой мускулатуре. По A.Szentivanyi—дефект адренорецепции, присущий больным с бронхиальной астмой. является конституциональным признаком, характерным для атопии. Радиографическое их картирование показывает, что они относятся к бета-2-подтипу и присутствуют на всех уровнях респираторного тракта. В эпителиоцитах высок уровень м-РНК бета-2-рецепторов, то есть высока интенсивность транскрипции, бета-2-агонисты повышают транспорт ионов через эпителий, частоту биения ресничек и, соответственно, мукоцилиарный клиренс.
Влияют ли агонисты на секрецию медиаторов и цитокинов — не ясно. Этот вопрос весьма значим, ибо ингалируемые бета-2-агонисты способны достигать дыхательного эпителия в высоких концентрациях. До конца не определена связь бета-2-рецепторов с ионными каналами, не выявлена регуляция рецепторных структур. С другой стороны, стероиды повышают экспрессию бета-2-рецепторов за счет усиления генной транскрипции. Терапия малыми дозами стероидов может предотвратить дисрегуляцию бета-2-адренорецепторов, наступившую в результате постоянного применения бета-2-агонистов.
Регулирующее влияние эндокринной системы при бронхиальной астме осуществляется через реализацию антистрессового эффекта, адекватной защитной реакции организма против антигена. Оба эффекта осуществляются через системы:
гипоталамус - гипофиз - надпочечники (кортико - либерин- АКТГ - кортикостероиды - лимфоцит) -(ГГНС):
гипоталамус - гипофиз - тимус (соматолиберин -СТГ - тимус - лимфоцит) - (ГГСТ);
гипоталамус - гипофиз - щитовидная железа (тиро-либерин - ТТГ - тиреоидные гормоны)
Выявлено регулирующее влияние гормонов центральной и периферической нервной системы на иммуногенез. Система ГГНС оказывает регулирующий эффект прежде всего на систему гуморального иммунитета, ГГСТ — на клеточное звено.
Общее эмбриональное происхождение щитовидной железы и тимуса подтвердило участие гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы в регуляции иммуногенеза. В частности, один из тиреоидных гормонов — тироксин относится к группе активных иммуномодуляторов.
Открытие опиатных нейропептидов и опиатных рецепторов в лимбической системе, гипоталамусе, секреторных клетках надпочечников, лимфоцитах продемонстрировало функциональное единство нейро-иммунно-эндокринного комплекса, участвующего в важнейших физиологических и патологических реакциях организма. Исследования показали, что опиатные рецепторы на лимфоцитах аналогичны рецепторам мембран нервных клеток и различаются по своей способности связывать эндорфины, энкефалины и экзогенные опиаты. Именно благодаря нейропептидам нервная и иммунная системы взаимодействуют друг с другом через общие сигнальные молекулы и рецепторы. Помимо прямого действия опиоидов на иммунокомпетентные клетки (увеличение количества активных Т-клеток, повышение цитолитической активности естественных киллеров и т.д.). возможно и опосредованное влияние через систему стероидных гормонов и периферические нейротрансмиттеры. Опиоидные пептиды оказывают выраженное влияние на функциональное состояние системы гипоталамус-гипофиз-корковое вещество надпочечников, причем точкой приложения действия нейропептидов может быть любое звено этой системы. Одним из возможных путей влияния опиоидов может быть их действие на высвобождение либеринов в гипоталамусе, а также взаимодействие пептидов с нейрональными системами, содержащими катехоламины, ацетилхолин, серотонин, гамма-аминомасляную кислоту. Экспериментальные результаты показывают, что лейкоцитарные эндорфины идентифицируются с гипофизарными по антигенным свойствам, размеру, биологической активности, взаимодействию с АКТГ. Как лимфоцитарный, так и гипофизарный эндорфин индуцируется кортикотропин-рилизинг-фактором, его синтез и высвобождение ингибируются кортикостероидами.
Особенностью детской бронхиальной астмы является наличие диссоциативных нарушений внутри нейро-иммуно-эндокринного комплекса. Наиболее распространенным примером является возникновение бронхиальной астмы у детей, перенесших перинатальное повреждение центральной нервной системы. Частота интра- и перинатальной патологии у детей с бронхиальной астмой намного превышает среднестатистический порог и достигает 80%. Тканевая гипоксия, возникающая при патологическом течении беременности и родов, приводит к нарушению синтеза ферментов, макроэргических соединений, нарушению энергетического обмена. Патологическое течение родов может приводить к поражению стволовых структур мозга регулирующих функции респираторной системы, что способствует формированию бронхолегочной патологии.
У 60% детей, больных бронхиальной астмой, имеются изменения ЭЭГ, свидетельствующие о вовлечении в патологический процесс стволовых и гипоталамических структур головного мозга, нарушения корково-подкорковых взаимоотношений.
Исходом большинства случаев перинатальной патологии ЦНС являются микроструктурные изменения гипоталамо-гипофизарной области. клинически проявляющиеся в нарушении деятельности вегетативных центров, изменении гормональной регуляции на уровне рилизинготропных гормонов, отклонениях в интеллектуально-мнестической деятельности. V этих детей отмечена более ранняя манифестация, более тяжелое течение бронхиальной астмы, выраженная поливалентная сенсибилизация. Приступный период характеризуется выраженным вегетативным компонентом (нарушения эмоциональной сферы, абдоминальный синдром, нарушения сна).
Манифестация, запуск патологического процесса, его клиническая окраска, тяжесть могут зависеть от функционального состояния межсистемного комплекса, условно выделяемого в нейрофизиологии как нейро-иммунно-эндокринный блок. Дисбаланс функционального состояния симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы играет большую роль в патогенезе бронхиальной астмы. Для многих больных характерно преобладание тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и извращенные реакции на адреналин. Одной из причин может быть влияние на функциональное состояние эффекторных клеток бронхов и легких аутоантител против адренергических рецепторов.
1. Жаков Я.И. Клинико-патогенетические особенности бронхиальной астмы у детей, перенесших перинатальную патологию центральной нервной системы. Автореф. дис... докт.мед.наук. М.. 1988.
2. Резник И. Б., Щербина А. Ю., Кулак Ю. В. идр. Особенности воспаления дыхательных путей при бронхиальной астме у детей. // Педиатрия 1997. N 2:9-14
3. Чернова О.И.. Святкина О.Б. Фармакологическое воздействие на поток ионов кальция в лимфоцитах периферической крови детей, больных атопической бронхиальной астмой. // Вестник перинатологии и неонатологии. 1996. N 2. стр. 41.
4. Barnes P.J. Neurogenic inflamation and asthma./'/ J.Asthma.- 1992: 29; 3; 165-180.
5. Bames P.J. Airway epithelial receptors // Eur Respir Rev. - 1994. - 4: 23. P.371-379
6. Blalock J.E. The immune system as a sensory organ //J. Immunol. - 1984. - Vol. 132. N 3.-P. 1067-1070
7. R. Baosly. C. Burgess. J. Crane et al. Pathology of astma and its clinical inplications. J Allergy Clin. Immunol. 1993, 92: 148 64.
8. V. Casolaro, S.N. Gooras, Z. Song & S.J. Ono. Biology and genetics of athopic disease. Current Opinion in Immunology 1996, 8: 796-803
9. A. Daser, N. Meissner. U. Herz. Role and Modulation of T-cell cytokines in allergy. Current opinion in immunulogy 1995.7; 762-70.
10.P. Desreumaux, M. Carpon. Eosinophils in allergic reactions. Current Opinion in Immunology 1996, 8: 790-95.
11.G.T. DeSanctis. A ltoh, F.H. Green et al. T-lympho-cytes regulate genetically determined airway hyperre-sponsiveness in mice. Nature Med 1997, 3(4): 460-2.
12.S. Fishman, К. Hobbs, L. Borish. Molecular Biology of citokines in allergic deasseses and asthma. Immunol and Allergy Clin North America 1996, 16(3): 613-42.
13.E.W. Gelfand, Ch.G. lrvin. T-lymphocytes: Setting the tone of the airways. Nature Med 1997. 3(4): 382-3.
14.S. Holgate. The inflammatory basis of asthma and its implications for drug treatment. Clinical Exp Allergy 1996, 26 (Suppi 4): 1-4.
IS.Immunologic Disorders in Infants and Children (E.R. Stiehm ed.) W.B. Saunders Company — 1996.
16. R.J. Joost van Neerven et al. T-ceel responses to allergens: epitope-specificity and clinical relevance. Immunology Today 1996, 17(11): 526-32.
17. D.G. Marsh, J.D. Neely, D.R.Broazeale et al. Linkage analysis of IL-4 and other chromosome 5q31. 1 markers and total serum IgЕ concentrations. Science 1994,264:1152-56.
18.D.S. Postma et al. Genetic susceptibility to asthma — bronchial hyperreactiveness coinherited with major gene for atopy. N. Engl. J. Med. 1995, 333: 894-900.
19.A.P. Sampson. Clinical Exp A. Sandford, T. Veir & P. Pare. The genetics or asthma. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1996,153:1749-65.
20. M.K. Schroth Adhesion molecules in asthma and allergy. Immunol and Allergy Clin North America 1996,16(3): 643-57
21.L.M. Terran, D.E. Davies. The chenokines: their potential role in allertgic inflammation. Clinical Exp Allergy 1996,26:1005-19
22.Carstairs JR., Barnes P.J. Visualisation of vasoactive interstinal peptide receptors in human and quinea-pig lung.// J. Pharmacol. Exp Ter. - 1986. - 239. - P .249-255
23.Goetzl E.J., Chernov Т., Renold F.G. Neuropeptides regulation of expression of immediate hypersensitiv-ity.//J.lmmuty.//J.Immunol.-1985.-v. 135.-p.802-805.
24.Pavia D., Bateman JRM, Clarke SW. Deposition and clearance of inhaled particles. // Clin Respir Physiol. -1980. -16.-P. 335-336
25.Pierpaoli W., Kopp H., Muller J. et al. Interdependence between neuroendocrine programming and the generation of immune recognition in ontogeny // Cell. Immunol. - 1977. - Vol. 29, N 1. -P.16-27