Оценка риска развития обострений у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких

УДК 612.017 + 616.235-002.2

, ,

ОЦЕНКА РИСКА РАЗВИТИЯ ОБОСТРЕНИЙ У ПАЦИЕНТОВ С ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ

Владивостокский филиал ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, г. Владивосток

Цель - определение риска развития обострений у пациентов с хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) разной степени тяжести на основании изучения показателей цитокинового профиля и определения соотношения цитокинов Th1, Th17 клеток. Обследовано 112 больных (59 мужчин и 53 женщины, средний возраст 59,3±3,4 лет) с диагнозом ХОБЛ и 32 человека (24 мужчины и 18 женщин, средний возраст 52,4±3,6 лет), условно здоровых. В сыворотке крови определяли уровень интерлейкинов (IL) IL-17А, IL-21, интерферона гамма (IFNг) и фактора некроза опухоли альфа (TNFб), обуславливающие тип иммунного ответа. Выполняли расчет соотношения цитокинов Th17/Th1 по формуле. По результату соотношения Th17/Th1 судили о типе иммунного ответа и риске развития обострений у пациентов ХОБЛ. При значении Th17/Th1 ≤ 3,89 у. е. прогнозируется благоприятное течение ХОБЛ с низким риском обострений, а при значении Th17/Th1 ≥ 3,90 у. е. – неблагоприятное прогрессирующее течение ХОБЛ с высоким риском обострений заболевания. Исследование цитокинового профиля и выявление характера иммунного ответа позволяет оптимизировать лечение, сократить количество обострений, снизить затраты на медикаментозную терапию, уменьшить количество случаев временной и стойкой нетрудоспособности у пациентов ХОБЛ.

Ключевые слова: хроническая обструктивная болезнь легких, цитокины, прогнозная оценка

Для корреспонденции: , e-mail: *****@***ru

M. V. Antonyuk, T. P. Novgorodtseva, A. V. Yurenko, E. E. Mineeva, V. V. Knyshova

ASSESSMENT OF RISK OF EXACERBATIONS OF THE DISEASE IN PATIENTS WITH CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE

Vladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of Physiology of Respiration – Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment, Vladivostok, Russia

The aim of the study was to determine the risk of exacerbations in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) of varying severity. The cytokine profile was studied and the ratio of Th1, Th17 cytokines was estimated. 112 patients (59 men and 53 women, mean age 59.3 ± 3.4 years) were diagnosed with COPD and 32 people (24 men and 18 women, mean age 52.4 ± 3.6 years) are conditionally healthy. Serum levels of interleukin (IL) IL-17A, IL-21, interferon gamma (IFNг) and tumor necrosis factor alpha (TNFб) were determined. The ratio of Th17 / Th1 cytokines was calculated by the formula. The type of immune response and the risk of exacerbations by the ratio Th17 / Th1 cells were determined. The ratio of cytokines Th17 / Th1 ≤ 3.89 cu Characterizes the favorable course of COPD with a low risk of exacerbations, Th17 / Th1 ≥ 3.90 USD. - an unfavorable progressive course of COPD with a high risk of exacerbations of the disease. The study of the cytokine profile and the identification of the nature of the immune response makes it possible to optimize treatment, reduce the number of exacerbations, reduce the cost of drug therapy, and reduce the incidence of temporary and permanent disability in COPD.

Key words: chronic obstructive pulmonary disease, cytokines, predictive evaluation

For correspondence: Yurenko A. V., e-mail: *****@***ru

Conflict of interests. The authors are declaring absence of conflict of interests.

Financing. The study had no sponsor support.

Хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) страдает более 11 млн. трудоспособного населения России. Инвалидизация наступает в среднем через 10 лет после установки диагноза, что обуславливает необходимость прогноза течения ХОБЛ для своевременной профилактики и адекватного лечения [1].

В Глобальной стратегии диагностики, лечения и профилактики ХОБЛ выбор необходимого лечения основан на спирометрической классификации, клинической картине заболевания и риске развития обострений [2]. В то же время риск развития обострений является субъективным критерием, не подтвержденным лабораторной доказательной базой. Кроме того, выбор лечения не учитывает персонифицированный иммунологический фенотип воспаления, что не позволяет прогнозировать течение заболевания у этой категории пациентов.

В последние годы активно ведутся исследования по разработке способов ранней диагностики и прогнозирования течения заболевания. В патогенезе ХОБЛ важным звеном является дисбаланс клеточного и гуморального звеньев иммунного ответа, обуславливающих «неадекватное течение» воспалительной реакции [3]. В настоящее время рассматривают четыре типа адаптивного иммунного ответа, регулируемые разными популяциями Т-хелперов (Th), а именно Th1-, Th2-, Th17-, T-регуляторными клетками (Treg) [4]. Ранее проведенные в институте исследования, позволили определить местный и системный цитокиновый профиль у больных ХОБЛ, которые, в свою очередь, определяют иммунологический фенотип системной воспалительной реакции [3,5]. При ХОБЛ поддержание персистирующего воспаления в дыхательных путях сопровождается преимущественно накоплением Т-лимфоцитов Th-1 типа, главным регуляторным цитокином которых является INFг, активирующий макрофаги и усиливающий фагоцитарную реакцию. Однако на начальных этапах тканевого воспаления и для защиты слизистых наиболее важен иммунный ответ, развивающийся по Th-17 типу. Дифференцировка Th17 клеток индуцируется интерлейкинами (IL) IL-17А и IL-21. Причем Th17 сами способны продуцировать IL-21, который образует аутокринную петлю и приводит к увеличению продукции IL-17А. С уровнем экспрессии IL-17А, по данным исследований, связана степень осложнения заболеваний бронхолегочной системы [6].

С учетом характера адаптивного иммунного ответа можно прогнозировать течение ХОБЛ на разных стадиях его развития.

Цель исследования – оценить соотношение цитокинов Th1, Th17 клеток и определить риск развития обострений у пациентов с ХОБЛ разной степени тяжести.

Материалы и методы. На условиях информированного добровольного согласия в исследование включили 112 больных (59 мужчин и 53 женщины, средний возраст 59,3±3,4 лет) с диагнозом ХОБЛ. Группу контроля составили 32 человека (24 мужчины и 18 женщин, средний возраст 52,4±3,6 лет), не имеющие хронической бронхолегочной патологии и аллергических заболеваний, с нормальной функцией внешнего дыхания, подтвержденной соответствующими клиническими и функциональными методами обследования.

Диагноз пациентам ХОБЛ стабильного течения выставлен в соответствии с рекомендациями «Глобальной стратегии диагностики, лечения и профилактики ХОБЛ, пересмотр 2016 года».

Исследование функции внешнего дыхания проводили с помощью спирометрии на аппарате Master Screen Body (CareFusion, Германия). Оценивали форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) и соотношение этих параметров (ОФВ1/ФЖЕЛ). Для определения степени обратимости обструкции проводили пробу с ингаляционным бронходилататором сальбутамолом в дозе 400 мкг. Для оценки симптомов основного заболевания проводилось анкетирование с помощью валидизированных опросников: для оценки выраженности одышки - модифицированный опросник mMRC (Modified British Medical Research Council) Британского медицинского исследовательского совета, для оценки влияния ХОБЛ на повседневную жизнь пациента и статус его здоровья - тест CAT (COPD Assessment Test). Из групп наблюдения были исключены пациенты с аллергическими, аутоиммунными, острыми инфекционными заболеваниями и хроническими заболеваниями внутренних органов в фазе обострения. Цитокиновой профиль оценивали по уровню цитокинов IL-17А, IL-21, IFN-г и TNFб, определяемых иммуноферментым методом (реактивы для определения , г. Санкт-Петербург).

Соотношения цитокинов рассчитывали по формуле: Th17/Th1= (IL-17А + Il-21) / (IFN-г + TNFб), где:

- IL-17А и IL-21 – регуляторные цитокины Th17 клеток;

- IFNг и TNFб – регуляторные цитокины Th1 клеток

По результату соотношения Th17/Th1 судили о течении и риске развития обострений у пациентов ХОБЛ [7]

Полученные данные обрабатывали с использованием прикладной программы «Statistiсa», версия 6,1 (серия 1203С для Windows)». Проверку нормальности распределения признаков проводили с использованием критерия Колмогорова-Смирнова. Количественные признаки представлялись в виде среднего значения (М), стандартной ошибки среднего (m), стандартного квадратичного отклонения (у). Критерий Стьюдента использовался при условии равенства дисперсий групп сравнения по критерию Левена. На основе доверительного коэффициента t с использованием числа степеней свободы или числа наблюдений, определяли коэффициент вероятности ошибки (р) по таблицам Стьюдента-Фишера. Различия считались достоверными при р<0,05. Данные представлены в виде средних (M±m).

Результаты исследования и обсуждение. Среди пациентов ХОБЛ 36 человек имели легкую степень тяжести (ОФВ1 86,3±2,1 % и ОФВ1 /ФЖЕЛ 67,6±1,5 %), средняя длительность заболевания 9,7±2,3 года, средний возраст 56±3,2 лет. У 52 пациентов диагностирована ХОБЛ средней степени тяжести (ОФВ1 68,2±4,1% и ОФВ1 /ФЖЕЛ 61,2±2,1 %), средний возраст 59,2±2,9 лет с длительностью заболевания 12,8±3,1 лет. Остальные 24 обследованных имели тяжелое течение заболевания (ОФВ1 43,9±2,1 %, ОФВ1/ФЖЕЛ 57,3±2,1%), средний возраст 62,8±4,1 года и среднюю длительность заболевания 18,2±2,5 лет.

У пациентов ХОБЛ разной степени тяжести выявлены изменения баланса цитокинов, характерных как для Th1-, так и для Th17 типов иммунного ответа, которые формируются за счет активации различных клеток-эффекторов (табл.). По результатам анализа пациенты с легкой, средней и тяжелой степенью ХОБЛ были разделены на две группы в зависимости от уровня цитокинов, характеризующих основные эффекторные Т-клетки. В первой группе – пациенты, имеющие активность цитокинов-индукторов Тh1 клеток, во второй – Th17.

Среди больных ХОБЛ легкой степени тяжести преобладали пациенты с Th1 типом иммунного ответа (67%, р<0,05), 33 % в этой группе (р<0,001) составили больные с Th17 типом воспаления.

Среди больных ХОБЛ среднетяжелого течения Th1 тип иммунного ответа установлен в 46% (р<0,05) и Th17 тип воспаления – в 54% (р<0,001) случаев.

В группе больных с тяжелым течением ХОБЛ у 75% больных выявлен Th17 фенотип воспаления (р<0,001), против 25% пациентов с Th1 фенотипом иммунного реагирования (р<0,001).

Ответ по Th1 типу связан с активацией макрофагов и выработкой IFN-г. При ответе по Th17 типу иммунного ответа активируются нейтрофилы, эпителиальные клетки и синтез IL-17A, IL-21. У пациентов ХОБЛ Th17 инфекционно-зависимый тип иммунного воспаления характеризуется выраженными нарушениями бронхиальной проходимости, рецидивирующим течением и высоким риском обострений заболевания [6, 8]. Полученные нами данные свидетельствуют, что у пациентов с легким стабильным течением заболевания преобладает Th1 тип, у пациентов среднетяжелого течения ХОБЛ встречается как Th1-, так и Th17 тип, а у пациентов тяжелого течения ХОБЛ преобладает Th17 тип иммунного ответа. Статистически значимая величина соотношения (IL-17А + IL-21) / (IFNг + TNFб) по отношению к группе здоровых выявлена только у пациентов с преобладанием Th17 типа иммунного ответа, независимо от степени тяжести ХОБЛ, и составила не менее 3,9 у. е. Статистически значимой величины соотношения (IL-17А + IL-21) / (IFNг + TNFб) по отношению к группе здоровых у пациентов с преобладанием Th1 типа иммунного ответа, независимо от степени тяжести ХОБЛ, не выявлено.

В результате динамического наблюдения пациентов ХОБЛ в течение года установлено, что у пациентов с преобладанием цитокинов, свидетельствующих о девиации Th17 типа иммунного ответа и величины соотношения Th17/Th1 ≥ 3,90 у. е., обострения заболевания составили более 2 раз в году, что согласно GOLD [3] соответствует высокому риску обострения заболевания. Так у пациентов ХОБЛ легкой степени тяжести с Th17 типом иммунного реагирования количество обострений заболевания составили 2,3±0,2 раза, при среднетяжелом течении ХОБЛ – 2,6±0,4 раза и при тяжелой степени ХОБЛ – 2,9±0,5 раз в течение года наблюдения. У пациентов ХОБЛ с преобладанием цитокинов, свидетельствующих о девиации Th1 типа иммунного ответа и величины соотношения Th17/Th1 ≤ 3,89 у. е., обострения заболевания составили менее 2 раз в году, что согласно GOLD [2] соответствует благоприятному течению и низкому риску обострения заболевания.

Таким образом, определение соотношения цитокинов Th17/Th1 позволяет прогнозировать течение и риск обострений ХОБЛ. При соотношении (IL-17А + IL-21) / (IFNг + TNFб) ≤ 3,89 у. е. прогнозируется благоприятное течение ХОБЛ с низким риском обострений, а при значении отношения ≥ 3,90 у. е. – неблагоприятное прогрессирующее течение ХОБЛ с высоким риском обострений заболевания.

Заключение. У пациентов ХОБЛ с разной степенью тяжести имеются изменения баланса цитокинов, характерные как для Th1-, так и для Th17 типов иммунного ответа. У пациентов с легким стабильным течением заболевания преобладает Th1 тип, у пациентов среднетяжелого течения ХОБЛ встречается как Th1-, так и Th17 тип, а у пациентов тяжелого течения ХОБЛ преобладает Th17 тип иммунного ответа.

Определение соотношения цитокинов Th17/Th1 позволяет прогнозировать течение и риск обострений ХОБЛ. При соотношении (IL-17А + IL-21) / (IFNг + TNFб) ≤ 3,89 у. е. прогнозируется благоприятное течение ХОБЛ с низким риском обострений, а при значении отношения ≥ 3,90 у. е. – неблагоприятное прогрессирующее течение ХОБЛ с высоким риском обострений заболевания.

Исследование цитокинового профиля и выявление характера иммунного ответа позволяет оптимизировать лечение, сократить количество обострений, снизить затраты на медикаментозную терапию, уменьшить количество случаев временной и стойкой нетрудоспособности у пациентов ХОБЛ.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Финансирование. Исследование проводилось без привлечения спонсорских средств.

ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES

Определение клинических фенотипов хронической обструктивной болезни легких - новый подход к терапии заболевания. Терапевтический архив. 2011; 3: 66-74.

Аvdeev S. N. Opredelenie klinicheskikh fenotipov khronicheskoj obstruktivnoj bolezni legkikh - novyj podkhod k terapii zabolevaniya. Terapevticheskij arkhiv. 2011; 3: 66-74.

Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Diseases. Global Strategy for the Diagnosis, Management and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease (Revised 2016). URL: http://goldcopd. org/global-strategy-diagnosis-management-prevention-copd-2016/. , , Иммунометаболические фенотипы хронической обструктивной болезни легких у мужчин. Медицинская иммунология. 2014; 4(16): 375-380.

Kalinina E. P., Lobanova E. G., Аntonyuk M. V. Immunometabolicheskie fenotipy khronicheskoj obstruktivnoj bolezni legkikh u muzhchin. Meditsinskaya immunologiya. 2014; 4(16): 375-380.

Afzali B., Lombardi G., Lecher R. I., Lord G. M. The role of T helper 17 (Th17) and regulatory T cells (Treg) in human organ transplantation and autoimmune disease. J. Clinical and Experimental Immunology. 2007; 148: 32-46. ПАТ. 2370773 RU Способ прогноза прогрессирования хронической обструктивной болезни легких. , , . Бюл. № 29. 20.10.2009.

PАT. 2370773 RU Sposob prognoza progressirovaniya khronicheskoj obstruktivnoj bolezni legkikh. E. P. Kalinina, E. G. Lobanova, E. M. ul. № 29. 20.10.2009.

, , Молекулярные аспекты функционирования T-хелперов 17-го типа. Бюллетень сибирской медицины. 2011; 4: 93-98.

Kologrivova I. V., Kologrivova E. N., Suslova T. E. Molekulyarnye aspekty funktsionirovaniya T-khelperov 17-go ulleten' sibirskoj meditsiny. 2011; 4: 93-98.

ПАТ № 000 Способ прогнозирования инфекционного осложнения хронической обструктивной болезни легких. , , . Бюл. № 24. 27.08.2016.

PАT № 000 Sposob prognozirovaniya infektsionnogo oslozhneniya khronicheskoj obstruktivnoj bolezni legkikh. E. P. Kalinina, E. G. Lobanova, T. P. Novgorodtseva, M. V. Аul. № 24. 27.08.2016.

Таблица

Уровень секреции цитокинов для Th1и Th17 клеток у пациентов с ХОБЛ (М±m)

Показатели Обсле-дуемые	IL-21, пг/мл	IL-17, пг/мл	TNFб, пг/мл	IFNг, пг/мл	IL-17А + IL-21/ IFNг + TNFб, у. е.
Здоровые n=32	76,81±0,52	338,37±2,02	46,37±0,33	106,56±1,9	1,27±0,01
ХОБЛ I (Th1), n=24	82,84±1,69	435,15±15,58	96,06±1,99**	325,39±4,79**	1,23±0,03
ХОБЛ I (Th17), n=12	200,67±15,82**	609,28±3,62**	59,31±14,06	143,65±12,74*	3,90*±0,01
ХОБЛ II (Th1), n=24	66,08±3,45	424,85±17,93*	59,09±0,97	152,86±8,81*	2,31±0,02
ХОБЛ II (Th17), n=28	209,21±8,03**	464,15±32,37*	57,31±2,87	115,43±2,94	3,90*±0,02
ХОБЛ III (Th1), n=6	51,5±2,02*	364,45±35,42	146,79±0,62**	195,64±2,34**	1,24±0,04
ХОБЛ III (Th17), n=18	253,6±27,02**	623,58±69,75**	73,44±10,07**	117,0±33,21	4,60**±0,02

Примечание:  * - р<0,05, **- р<0,001 достоверность различий в сравнении с группой здоровых.

Сведения об авторах

, Antonyuk M. V., д. м.н., профессор, заведующая лабораторией восстановительного лечения Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, 3-г, e-mail: *****@***ru; тел. раб. [phone]

, Novgorodtseva T. P., д. б.н., профессор, заместитель директора по научной работе Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, 3-г, e-mail: *****@***ru; тел. раб. [phone]

, Yurenko A. V., к. м.н., младший научный сотрудник лаборатории восстановительного лечения, врач-терапевт клинического подразделения, Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, 3-г, e-mail: *****@***ru; тел. раб. [phone],

, Mineeva E. E., к. м.н., научный сотрудник лаборатории восстановительного лечения, врач функциональной диагностики, врач-пульмонолог клинического подразделения, Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, 3-г, e-mail: *****@***ru; тел. раб. [phone].

, Knyshova V. V., к. м.н., с. н.с. лаборатории восстановительного лечения Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» – Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, 3-г, e-mail: *****@***ru; тел. раб. [phone]