Запальний та імунологічний профіль пацієнтів з ХОЗЛ і його зв’язок зі зворотністю змін ОФВ1

Стаття у форматі PDF.

Хронічне обструктивне захворювання легень (ХОЗЛ) є запальним патологічним процесом, що уражає дихальні шляхи (ДШ), паренхіму легень та легеневі судини, повільно прогресуючи до незворотної обструкції ДШ.

Хоча дослідження показали, що під час загострення ХОЗЛ спостерігається підвищення рівнів як нейтрофілів, так і еозинофілів, нейтрофільне запалення при ХОЗЛ розглядається як варіант норми (Saetta M. et al., 1995). Однак навіть під час стабільного перебігу хвороби зростання кількості еозинофілів відзначається майже у 40% хворих (Brightling C. E. et al., 2000). Вважається, що ця ознака характеризує певний підтип ХОЗЛ, а саме ХОЗЛ, поєднане з бронхіальною астмою (БА), також відомий як перехресний синдром ХОЗЛ-астма (Brightling C. E. et al., 2000). У пацієнтів із цим синдромом спостерігається зворотність змін об’єму форсованого видиху за першу секунду (ОФВ₁) після застосування бронходилататорів.

Запальна відповідь із боку ДШ протягом останніх років привертає особливу увагу медичної спільноти (Rufino R. et al., 2007; Willemse B. W. et al., 2005). При ХОЗЛ спостерігається підвищення рівнів запальних медіаторів, у т. ч. С-реактивного білка, інтерлейкінів (ІЛ)-8 та -6, фактора некрозу пухлини (ФНП) та хемокіна, що експресується та секретується Т-клітинами при активації (RANTES, також відомого як CCL5) (Keatings V. M. et al., 1996; Lim S. et al., 2000; Celli B. R. et al., 2012). Крім того, у курців з ХОЗЛ виявляється більша кількість нейтрофілів, а також вищі рівні ІЛ‑8 та еозинофільного катіонного білка (Willemse B. W. et al., 2005). Відповідно до даних T. S. Lapperre та співавт. (2006), ймовірно, що асоційоване з курінням запалення має дві стадії: первинна фаза, під час якої в епітелії та підслизовій оболонці ДШ присутні нейтрофіли та макрофаги, та пізня фаза, у якій також беруть участь лімфоцити та еозинофіли. Проте асоціація між ХОЗЛ та астмою є суперечливою, і вплив еозинофілів на запалення у ДШ і тяжкість ХОЗЛ достовірно не встановлений.

Тяжкість обструкції ДШ може бути оцінена на основі зниження ОФВ₁, а стадії ХОЗЛ визначаються за змінами ОФВ₁ після застосування бронходилататора (Hurd S., 2000). Після встановлення діагнозу ХОЗЛ для кількісної оцінки тяжкості хвороби та моніторування її перебігу слід визначити показники функції легень. Для визначення стадії тяжкості ХОЗЛ використовується оцінка ОФВ₁ та зворотності його змін відповідно до класифікації Глобальної ініціативи з ХОЗЛ (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, GOLD) (Senior R. M. et al., 2011).

Метою цього дослідження було визначити кореляцію тяжкості ХОЗЛ зі зворотністю змін ОФВ₁, БА та атопією. Також автори оцінили зв’язок між рівнями цитокінів сироватки та різними підтипами ХОЗЛ відповідно до зворотності змін ОФВ₁.

Методи

Дане крос-секційне дослідження включало 37 пацієнтів з ХОЗЛ, діагностованим на основі критеріїв GOLD (2011). Усі хворі лікувалися у відділенні пульмонології університетської лікарні Edgard Santos у м. Сальвадор (Бразилія). Дослідження схвалив етичний комітет медичного закладу (протокол № 113/2012); усі учасники надали письмову поінформовану згоду. Вони заповнили анкети для виявлення анамнезу БА в дитинстві, оцінки статусу куріння, у т. ч. пасивного, та наявності алергічного риніту. Усі хворі також підлягали фізикальному обстеженню та оцінці функції легень з акцентом на таких функціональних параметрах, як ОФВ₁, форсована життєва ємність легень (ФЖЄЛ) та співвідношення ОФВ₁/ФЖЄЛ. Відповідно до критеріїв GOLD рівень співвідношення ОФВ₁/ФЖЄЛ ≤ 70% є діагностичним критерієм ХОЗЛ. Були також отримані зразки мокротиння (спонтанного чи індукованого), проведені прик-тести для оцінки чутливості до алергенів та отримані зразки крові (по 10 мл) для визначення рівня цитокінів сироватки. До контрольної групи увійшли 22 здорові особи без ХОЗЛ (з нормальною функцією легень).

На основі відхилень показників функції легень за даними спірометрії, встановлених рекомендаціями GOLD у 2010 р., та відповіді на застосування бронходилататорів пацієнтів з ХОЗЛ розділили на дві групи: незворотної обструкції ДШ (незвОДШ), що складалась із хворих, у яких не спостерігалося суттєвого зростання ОФВ₁ після використання бронходилататора (n=24), та частково зворотної обструкції ДШ (чзвОДШ), що включала пацієнтів, у яких зміни ОФВ₁ виявилися зворотними (n=13). Відповідно до об’єднаних рекомендацій Американського торакального товариства (ATS), Європейського респіраторного товариства (ERS) та GOLD (1995) зворотність змін ОФВ1 після застосування бронходилататора визначалась як зростання цього показника на ≥12%.

Відповідно до об’єднаних рекомендацій ATS/ERS/GOLD усі пацієнти підлягали спірометрії. Оцінка відповіді на бронходилататори проводилася за допомогою сальбутамолу сульфату в дозі 100 мкг/мл. Призначалося 4 вдихи (400 мкг) через спейсер Fumax^®. Через 15 хв після інгаляції бронходилататора виконували повторну оцінку функції легень.

Пацієнти підлягали шкірним прик-тестам для визначення негайної гіперчутливості за J. Pepys та спів­авт. (1975) у модифікації O. Osterbalee та B. Weeke (1979). Алергени включали собачу та котячу лупу, плісняві грибки (Aspergillus fumigatus), алергени тарганів (Blattella germanica, Periplaneta americana) та пилових кліщів (Dermatophagoides pteronyssinus, Blomia tropicalis). Застосовувалися реагенти виробництва Immunotech (підрозділ FDA Allergenic Ltda, Бразилія).

Індукція виділення мокротиння здійснювалася відповідно до модифікованого протоколу, описаного I. D. Pavord та співавт. (1997), а саме за допомогою інгаляції гіпертонічного сольового розчину (3, 4 та 5%) через ультразвуковий небулайзер Fisoneb^® на низькій швидкості потоку (0,87 л/хв). Зразки периферійної крові (по 10 мл кожен) центрифугувалися на швидкості 2000 обертів/хв протягом 10 хв. Сироватка збиралася та зберігалася при температурі -20 °C для подальшого визначення рівнів цитокінів. Цитокіни та хемокіни визначалися кількісним методом за допомогою імуноферментного аналізу ELISA сендвіч-типу відповідно до протоколу виробника.

Під час статистичного аналізу було визначено середнє значення та медіани демографічних і клінічних показників. Дані було проаналізовано за допомогою пакета статистики Statistical Package for the Social Sciences, версії 17.0 для Windows. Значення таких параметрів, як індекс маси тіла, насичення артеріальної крові киснем (SpO₂) та показники функції легень, які зазвичай характеризуються нормальним розподілом, були про­аналізовані за допомогою t-критерію Стьюдента. Для порівняння груп, поділених за кількістю клітин у мокротинні та стадіями тяжкості ХОЗЛ, використовувався тест Манна-Уїтні. Кореляція між кількістю еозинофілів у мокротинні та ОФВ₁ (до та після застосування бронходилататорів) визначалася за допомогою коефіцієнта кореляції Спірмена. Порівняння між групами незвОДШ, чзвОДШ та контролю за параметрами продукції цитокінів, кількості клітин у мокротинні та тяжкості ХОЗЛ було проведено за допомогою тесту Краскела-Уолліса з подальшим проведенням пост-тесту Данна для множинного порівняння.

Результати

Між двома групами пацієнтів не спостерігалося відмінностей за віком, статтю чи статусом куріння. Також групи не відрізнялися за індексом маси тіла, SpO₂ та віком на момент появи симптомів. У всіх пацієнтів двох основних груп спостерігалося співвідношення ОФВ₁/ФЖЄЛ ≤70%. Значення медіани для пре- та пост­бронходилататорного ОФВ₁ у групі незвОДШ становили 48,2% (діапазон 30-66%) та 51% (діапазон 35-71%) відповідно, а у групі чзвОДШ – 35% (діапазон 28-44%) та 47% (діапазон 36-52%) (p<0,04). У контрольній групі аналогічні показники становили 79% (діапазон 65-82%) та 84% (діапазон 69-89%). Слід зазначити, що жоден учасник контрольної групи не курив на час випробування чи в минулому.

Тяжкість ХОЗЛ, підрахунок клітин у мокротинні та атопія

Тяжкість ХОЗЛ оцінювалася відповідно до рекомендацій GOLD (2010). 24 пацієнти групи незвОДШ приблизно з однаковою частотою виявляли II, III та IV стадії ХОЗЛ, у той час як у 12 (92,3%) із 13 пацієнтів групи чзвОДШ констатовано ІІІ стадію хвороби. Хоча рівень нейтрофілів зростав пропорційно збільшенню тяжкості ХОЗЛ, еозинофілів у мокротинні пацієнтів із ХОЗЛ IV ст. виявлено не було.

В обох групах було проведено диференційний підрахунок нейтрофілів та еозинофілів у зразках мокротиння. Рівень нейтрофілів у групах не відрізнявся (p>0,05). Однак медіана рівня еозинофілів була набагато вищою у групі чзвОДШ порівняно з такою у групі незвОДШ (p<0,01).

Під час оцінки атопії за допомогою шкірного прик-тесту автори не виявили різниці між двома групами щодо позитивного результату на будь-який антиген. Із 24 пацієнтів групи незвОДШ у 5 (21%) спостерігався щонайменше один позитивний тест, у порівнянні з 4 (31%) із 13 хворих групи чзвОДШ (p>0,05). У жодного пацієнта з обох груп в анамнезі не зафіксовано БА. У двох пацієнтів групи незвОДШ відповідь на гістамін була негативною.

Зв’язок між часткою еозинофілів та ОФВ₁

Між часткою еозинофілів у мокротинні та ОФВ₁ спостерігався зворотний кореляційний зв'язок як до, так і після застосування бронходилататорів (p <0,01).

Імунологічний профіль

Медіана ФНП становила 2,9 пг/мл (діапазон 0,95-6,03 пг/мл) у групі незвОДШ та 3,2 пг/мл (діапазон 2,65-5,50 пг/мл) у групі чзвОДШ. Обидва результати були значно вищими, ніж показник у групі контролю (0,35 пг/мл, діапазон 0-1,9 пг/мл; p<0,01). Медіана рівня ІЛ‑6 також виявилася істотно вищою в обох групах з обструкцією ДШ порівняно з такою у групі контролю: 1,4 пг/мл у групі незвОДШ (діапазон 0,42-2,10 пг/мл) та 0,92 пг/мл у групі чзвОДШ (діапазон 0,37-1,89 пг/мл) проти 0 пг/мл (p<0,01) в осіб контрольної групи. Рівень ІЛ‑8 у групі незвОДШ був істотно вищим, ніж у представників групи контролю (p <0,05), а рівень хемокіну RANTES (CCL5) суттєво не відрізнявся як між двома групами, так і між будь-якою з груп обструкції ДШ та контрольною групою (p>0,05 для всіх порівнянь). Медіана рівня ІЛ‑8 для всіх груп (двох з обструкцією ДШ та контролю) дорівнювала нулю, проте, враховуючи різницю діапазонів (незвОДШ – 0-57,50 пг/мл; чзвОДШ – 0-51,75 пг/мл; контроль – 0-0 пг/мл), різницю між групою незвОДШ та контролем можна вважати статистично достовірною (p<0,05). Відмінностей між трьома групами за рівнем сироваткового RANTES (CCL5) не зафіксовано. Тяжкість ХОЗЛ істотно не корелювала ні з ФНП, ні з іншими лабораторними показниками (ІЛ‑6, ІЛ‑8, RANTES).

Обговорення

ХОЗЛ – тяжке прогресуюче запальне захворювання – є четвертою за частотою причиною смерті у США (Hoyert D. L. et al., 2005). Поширеність ХОЗЛ та пов’язана із цією хворобою смертність продовжують зростати. ХОЗЛ є однією з провідних причин втрати працездатності у всьому світі (Mannino D. M., 2002).

Виділяють 2 підтипи ХОЗЛ відповідно до зворотності змін ОФВ₁. Автори даного дослідження мали на меті визначити, чи асоційовані ці підтипи з кількістю клітин у мокротинні, рівнями певних цитокінів та важкістю симптомів. Було виявлено, що у пацієнтів із ХОЗЛ зі зворотними змінами ОФВ₁ спостерігалися вищий вміст еозинофілів у мокротинні та вираженіша гіперреактивність ДШ порівняно з хворими ХОЗЛ із незвОДШ. Відзначався обернено пропорційний зв’язок між часткою еозинофілів у мокротинні та рівнем ОФВ₁ до та після застосування бронходилататорів. Більше того, виявлено, що ХОЗЛ, яке супроводжувалося зворотними змінами ОФВ₁, не ­асоціювалося з атопією чи БА. Отримані результати підтверджують висновки більш ранніх досліджень, які показують: хоча рівні ІЛ‑6, ІЛ‑8 та ФНП у пацієнтів з ХОЗЛ вищі, ніж у здорових осіб, інтенсивність утворення цих цитокінів є зіставною для двох типів ХОЗЛ.

Історично серед чоловіків та курців спостерігалася вища захворюваність на ХОЗЛ, однак на сьогодні частка жінок серед даного контингенту пацієнтів зростає (Mannino D. M. et al., 2002). Серед хворих з раннім початком і тяжким перебігом ХОЗЛ набагато більше осіб жіночої статі (Silverman E. K. et al., 2000). У цьому дослідженні кількість чоловіків та жінок, а також курців була однаковою у двох групах пацієнтів з ХОЗЛ.

Дослідження мокротиння є інформативним інструментом для оцінки інтенсивності запалення ДШ (Pavord I. D. et al., 1997). Початково метод застосовувався для верифікації раку легень, пізніше – для діагностики інфекційних хвороб. На початку 1990-х рр. його використовували при дослідженні запалення бронхів, пов’язаного з БА (Pin I. et al., 1992). Нещодавно у зв’язку з безпечністю, відтворюваністю та низькою вартістю дослідження мокротиння почали застосовувати при встановленні патогенезу БА та ХОЗЛ. Локальне залучення нейтрофілів до запального процесу є характерною ознакою ХОЗЛ, як і зростання рівнів запальних медіаторів у ДШ та циркулюючій крові (Moermans C. et al., 2011). Типовим для ХОЗЛ є вивільнення нейтрофільної еластази, кислої фосфатази та мієлопероксидази під час нейтрофільного запалення (Saetta M., 1999; Cosio M. G. et al., 2002; Barnes P. J. et al., 2006). Серед клітин мокротиння хворих на ХОЗЛ домінують нейтрофіли. У даному дослідженні у мокротинні пацієнтів обох груп з ХОЗЛ виявлялася велика кількість нейтрофілів (Rufino R. et al., 2007). Однак також ймовірно, що зростання кількості нейтрофілів спричинив гіпертонічний сольовий розчин, який використовувався для індукції мокротиння (Kips J. C. et al., 1998).

Значення присутності еозинофілів у мокротинні при ХОЗЛ достовірно не встановлено. Раніше вважалося, що наявність еозинофілів характерна для пацієнтів з ХОЗЛ з ознаками БА (Brightling C. E. et al., 2000; Keatings V. M. et al., 1996) та асоціюється з кращою відповіддю на терапію кортикостероїдами (Fujimoto K. et al., 1999).

Загалом встановлення зв’язку між БА та ХОЗЛ сприятиме розвитку нових стратегій терапії ХОЗЛ (Kanazawa M., 2007; Miravittles M. et al., 2007).

Однак автори роботи не підтвердили наявності БА у пацієнтів з постбронходилататорним зростанням ОФВ₁. У жодного з пацієнтів дослідження не зафіксовано особистого чи сімейного анамнезу БА, а частота атопії, визначена за допомогою шкірних прик-тестів, у двох групах пацієнтів була зіставною. До того ж імунологічний профіль не відрізнявся у двох обстежуваних групах, у т.ч. не спостерігалося збільшення концентрації RANTES (CCL5) – цитокіну, що секретується T-хелперами 2 типу в пацієнтів з ХОЗЛ зі зворотними змінами ОФВ₁ після застосування бронходилататора. У попередньому випробуванні автори виявили зв’язок між назальною еозинофілією та атопією в пацієнтів з ХОЗЛ (Neves M. C. et al., 2013). Проте в цьому дослідженні наявність еозинофілів у мокротинні не асоціювалася з атопією чи БА. Хоча вплив еозинофілів при ХОЗЛ достовірно не встановлено, автори відзначили, що збільшення кількості еозинофілів спостерігалося в пацієнтів із ХОЗЛ з постбронходилататорним зростанням ОФВ₁. Було також виявлено зворотний зв’язок між концентрацією еозинофілів у мокротинні та зниженням ОФВ₁. Хоча авторські висновки можуть свідчити, що рівень еозинофілів асоціюється з тяжкістю ХОЗЛ, у мокротинні хворих із IV стадією патології еозинофілів не виявлено. Ймовірно, що на пізніх стадіях хвороби кількість запальних клітин знижується.

У дослідженні V. M. Keatings та співавт. (1996) в індукованому мокротинні пацієнтів зі стабільним перебігом ХОЗЛ було виявлено підвищені рівні ІЛ‑6, ІЛ‑1, ФНП та ІЛ‑8. Також існують докази залежності між підвищеним рівнем цитокінів при ХОЗЛ та курінням (Lim S. et al., 2000; Kuschner W. G. et al., 1996). Проте оцінка зв’язку хемокінів з еозинофілами мокротиння чи зворотністю змін ОФВ₁ дотепер не проводилася. Рівень ІЛ‑6 у сироватці крові вважається найінформативнішим біомаркером тяжкості перебігу ХОЗЛ, який асоціюється з вираженістю обструкції ДШ та смертністю (Celli B. R. et al., 2012). Автори дослідження виявили, що тяжкість ХОЗЛ не корелювала із сироватковими рівнями ІЛ‑6, ІЛ‑8, ФНП чи RANTES (CCL5). У цьому випробуванні існувала можливість порівняти рівні ­цитокінів (ІЛ‑6 та ФНП) та хемокінів (ІЛ‑8 та RANTES) у пацієнтів з ХОЗЛ зі зворотними та незворотними змінами ОФВ₁ на тлі застосування бронходилататора. Однак рівні цитокінів і хемокінів виявились однаковими у двох групах.

Еозинофільне запалення ДШ асоціюється із загостреннями ХОЗЛ, а зниження рівня еозинофілів у мокротинні сприяє зменшенню їх частоти (Siva R. et al., 2007). Оскільки дане дослідження було крос-секційним, автори не оцінювали зв’язок між інтенсивністю запалення та ризиком загострень хвороби. Водночас було виявлено асоціацію між еозинофільним запаленням та обструкцією ДШ, що підтримує гіпотезу стосовно зв’язку між еозинофільним запаленням ДШ та загостреннями ХОЗЛ (Siva R. et al., 2007), а також кореляцію рівнів еозинофілів периферійної крові та смертності в результаті загострень ХОЗЛ (Hospers J. J. et al., 1999).

Особливістю дизайну дослідження є невелика кількість учасників. Незважаючи на це, очевидно, що у хворих групи чзвОДШ відмічалася вираженіша гіперреактивність ДШ порівняно з аналогічним показником у представників групи незвОДШ. До того ж спостереження, що ХОЗЛ зі зворотними змінами ОФВ₁ не було пов’язане з БА, але асоціювалося з підвищеною кількістю еозинофілів у мокротинні, разом з виявленою зворотною кореляцією між часткою еозинофілів у мокротинні та ОФВ₁ дозволяють припустити, що еозинофіли відіграють важливу роль у запальній відповіді у хворих на ХОЗЛ із постбронходилататорною зворотністю змін ОФВ₁.

Отримані авторами результати не підтверджують наявності перехресного синдрому астма-ХОЗЛ у пацієнтів, у яких зафіксована відповідь ДШ на застосування бронходилататорів. Хоча й неможливо виключити ймовірність того, що еозинофільне запалення – окремий підтип ХОЗЛ, авторські висновки свідчать, що воно є фазою хвороби, яка асоціюється з більш вираженою обструкцією ДШ.

Queiroz C. F., Lemos A. C., Bastos M. L. et al. Inflammatory and immunological profiles in patients with COPD: relationship with FEV1 reversibility. J Bras Pneumol 2016 Jul-Aug; 42 (4): 241-247. doi: 10.1590/S1806-37562015000000122.

Переклала з англ. Лариса Стрільчук

Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 3 (400), лютий 2017 р.