ВВЕДЕНИЕ
Пациенты с бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) и их сочетанием (ACO, от англ. asthma-COPD overlap) требуют значительных экономических затрат, связанных с диагностикой, оценкой контроля и лечением этих заболеваний. В связи с этим ведется активный поиск малоинвазивных, доступных для применения в рутинной клинической практике лабораторных маркеров, обладающих высокой чувствительностью и специфичностью и представляющих диагностическую ценность при данных бронхообструктивных заболеваниях. Одним из таких показателей, активно изучаемых в последние десятилетия, является периостин: в ряде исследований, в том числе клинических испытаниях препаратов-антагонистов интерлейкина-13 (ИЛ- 13) и его рецепторов, он показал свою способность маркировать воспаление, ассоциированное с Т-хелперами II типа (Th2-воспаление), при бронхиальной астме [1]. В настоящее время периостин используется для оценки эффективности терапии ингаляционными глюкокортикостероидами (ИГКС) у пациентов с астмой, определения показаний к назначению биологической терапии [2–3]. Помимо этого, в литературе имеются указания на прогностическое значение периостина при оценке степени ремоделирования бронхов и темпов ежегодного снижения объема форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ1) при бронхиальной астме [4].
Мы провели исследование, в котором приняли участие не только пациенты с бронхиальной астмой, но и другими вышеуказанными бронхообструктивными заболеваниями. Целью этого исследования стало изучение периостина в качестве маркера аллергического воспаления и показателя выраженности обструктивных нарушений и их обратимости у пациентов с бронхиальной астмой, ХОБЛ и ACO. Актуальность изучения периостина при бронхообструктивных заболеваниях обусловлена недостаточной степенью освещенности эффективности его использования у пациентов с ХОБЛ и ACO.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В исследование вошли пациенты с бронхообструктивными заболеваниями, госпитализированные во 2-е пульмонологическое отделение НИИ РиА НКИЦ Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И.П. Павлова. К критериям исключения относились интерстициальное заболевание легких, онкологический процесс без установленной ремиссии, тяжелое состояние пациента. Для диагностики бронхиальной астмы и ХОБЛ применялись критерии GINA и GOLD соответственно, для диагностики ACO – испанские критерии 2012 г.
Был исследован уровень периостина в сыворотке крови у 87 пациентов с использованием набора для количественного определения периостина/OSF-2 фирмы Avicera Biosciences (США). Применялся метод иммуноферментного анализа (ИФА) в соответствии с официальной инструкцией производителя. В ходе госпитализации пациентам выполнялись спирометрия и проба с бронхолитиком (MasterScreen, Германия).
Статистическая обработка осуществлялась с помощью программы SAS Enterprise Guide 6.1. В связи с отсутствием нормального распределения показателей уровня периостина данные представлены в виде медианы и межквартильного интервала. В рамках статистического анализа применялись непараметрические методы: критерии Краскела–Уоллиса и Манна–Уитни, ранговой корреляции Спирмена. При множественных сравнениях использовалась поправка Холма–Бонферрони. Статистически значимыми признавались результаты при p ≤0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
У всех обследованных пациентов значения периостина варьировали от 300,6 до 50 807,85 нг/ мл. Медиана возраста пациентов с бронхиальной астмой составила 49 {30; 65} лет, с ХОБЛ – 64 {59; 70} лет, с ACO – 67 {62; 71} лет. Суммарно было обследовано 42 мужчины и 47 женщин, гендерных различий в уровне периостина не выявлено (p=0,86). Больные бронхиальной астмой имели статистически значимые более высокие показатели этого показателя по сравнению с пациентами, страдающими ХОБЛ и ACO (табл. 1).
Сравнение значений периостина у пациентов с различными клинико-патогенетическими вариантами бронхиальной астмы ожидаемо показало его преобладание при аллергическом и смешанном вариантах заболевания (статистически значимые различия), что следует из данных, приведенных в таблице 2.
Для оценки способности периостина маркировать аллергическое воспаление не только при бронхиальной астме, но и других бронхообструктивных заболеваниях мы исследовали его уровень у пациентов с отягощенным аллергологическим анамнезом и без такового. В связи с наличием в группе бронхиальной астмы нескольких пациентов с поражением суставов они были удалены из сравнения для того, чтобы исключить влияние других заболеваний на уровень периостина при астме. У больных с ACO мы не получили статистически значимых различий в уровне периостина в зависимости от наличия в анамнезе сенсибилизации, поэтому не включили эти данные в таблицу. Отягощенный аллергологический анамнез был выявлен у 21 пациента из 30 с бронхиальной астмой и у 10 из 23 с ХОБЛ. Данные для этих групп участников исследования представлены в таблице 3. Пациенты с бронхиальной астмой и ХОБЛ, сенсибилизированные к различным антигенам, отличались достоверно более высоким уровнем периостина по сравнению с пациентами без аллергии в анамнезе.
Для оценки активности аллергического воспаления при бронхиальной астме в фазах обострения и ремиссии было проведено сравнение периостина. Статистически значимое повышение этого маркера отмечено при обострении заболевания (табл. 4).
Выполненный корреляционный анализ позволил выявить достоверные взаимосвязи периостина с рядом патологических процессов/параметров, наибольшее клиническое значение из которых имели представленные на рисунке.
ОБСУЖДЕНИЕ
Периостин – белок внеклеточного матрикса, относящийся к группе фасциклинов и представленный в различных органах: костях, хрящах, коже, легких, щитовидной железе, мочевом пузыре [5–7]. Первоначально он был описан в 1993 г., когда был выделен из ткани периодонтальной связки у мышей. В кости периостин преимущественно вырабатывается остеобластами. Этому факту белок обязан своим исходным названием – «остеобласт-специфический фактор-2». Дальнейшее изучение периостина позволило обнаружить его в тканях многих опухолей, мышечной ткани сердца при инфаркте миокарда, клапанах сердца, легких, в тканях плода [5, 8–9].
В дыхательной системе клетками-продуцентами периостина выступают эпителиальные клетки бронхов, фибробласты, тучные клетки, эндотелиоциты. Основная функция этого белка – сигнальное взаимодействие с различными клетками соединительной ткани. Важной особенностью периостина как сигнальной молекулы для понимания его роли в развитии фиброзирования дыхательных путей является способность активировать эпителиально-мезенхимальную трансформацию клеток [4, 10]. Также считается, что периостин может выступать в качестве структурного белка, соединяясь с фибронектином, тенасцином С, коллагенами I, III, V типа в экстрацеллюлярном матриксе и участвуя в его формировании. Зачастую наибольшая концентрация периостина отмечается в участках, подвергающихся значительной механической нагрузке, таких как клапаны сердца и миокард, сухожилия. Основными индукторами экспрессии и секреции периостина служат паратгормон, ИЛ-4, ИЛ-13, трансформирующий фактор роста β1 (TGF-β1), ангиотензин II [4, 11–16].
В пульмонологии индуцированное периостином неадекватное разрастание фиброзной ткани встречается при бронхиальной астме и интерстициальных заболеваниях легких. В первом случае это приводит к ремоделированию бронхов, во втором – к прогрессированию интерстициального процесса [17–18].
При Th2-воспалении основными стимуляторами синтеза периостина являются ИЛ-4 и ИЛ-13. Под их воздействием эпителиальные клетки и фибробласты выделяют периостин. Последний связывается с интегриновыми рецепторами на поверхности клеток-мишеней (фибробластов, эпителиоцитов) и запускает их активацию через ядерный фактор NF-κB. Считается, что периостин может стимулировать выделение респираторным эпителием тимического стромального лимфопоэтина (TSLP), который выступает известным активатором Th2-воспаления [19]. Попадая в кровоток, периостин способствует миграции в дыхательные пути эозинофилов, их адгезии к слизистой бронхов и усилению эозинофильного воспаления. Он стимулирует эозинофильное воспаление при аллергической бронхиальной астме, атопическом дерматите, риносинусите и конъюнктивите, эозинофильном эзофагите. Вклад периостина в патогенез бронхообструктивного синдрома может не ограничиваться поддержанием эозинофильного воспаления и ремоделированием бронхов, но также осуществляться за счет стимуляции секреции слизи бокаловидными клетками [4, 20].
В нашем исследовании уровень периостина был повышен у пациентов с бронхиальной астмой по сравнению с двумя другими группами, что указывает на более высокую активность у этих пациентов эозинофильного воспаления. Цитокиновый профиль при таком воспалении представлен превалированием ИЛ-5, ИЛ-4, ИЛ-13 [21]; из них два последних усиливают выделение периостина. ИЛ-5 и периостин способствуют персистированию эозинофильного воспаления при бронхиальной астме. Наши результаты подтверждают данные Nejman-Gryz P. et al. [19] о повышении уровня периостина у пациентов с бронхиальной астмой по сравнению с ХОБЛ с той лишь разницей, что в польском исследовании данное различие наблюдалось для периостина индуцированной мокроты, но не для периостина сыворотки крови.
Результаты нашего исследования, свидетельствующие о более высоком уровне периостина при аллергическом (и смешанном, в котором также присутствуют пациенты с аллергией) фенотипе бронхиальной астмы, согласуются с литературными данными о маркировании периостином Th-2 воспаления [22]. Пациенты с астмой, сенсибилизированные к различным антигенам, в нашем исследовании имели более высокие показатели периостина по сравнению с пациентами без сенсибилизации. Особый интерес представляют полученные данные о том, что у больных ХОБЛ с отягощенным аллергологическим анамнезом также наблюдалось повышение концентрации периостина относительно пациентов с ХОБЛ без аллергии. Следует отметить, что, несмотря на наличие у пациентов с ХОБЛ аллергии в анамнезе, они не удовлетворяли испанским критериям АОС, поэтому их нельзя было отнести к категории сочетания «астма–ХОБЛ». Наличие у ряда больных ХОБЛ активного эозинофильного воспаления, сопровождающегося более высоким уровнем периостина, позволяет рассматривать их в качестве целевой группы для назначения терапии ИГКС. Это, в свою очередь, наводит на мысль о возможности использования периостина как маркера эозинофильного воспаления и предиктора ответа на терапию ИГКС у пациентов не только с бронхиальной астмой, но и ХОБЛ.
В своем исследовании мы подтвердили значимость периостина в качестве маркера обострения бронхиальной астмы. Нами отмечено его повышение в фазу обострения при астме, а в исследованиях Scichilone N. et al. [23], а также С.С. Масальского с соавт. [24] более высокий уровень периостина регистрировался у пациентов с большей частотой обострений в течение года. В самом деле обострение бронхиальной астмы характеризуется усилением активности воспаления (чаще всего эозинофильного), маркером которого служит периостин. Нарастание респираторных симптомов, усиление воспаления в бронхах характеризует не только обострение бронхиальной астмы, но и потерю контроля над заболеванием. В исследовании Mansur A.H. et al. [17] периостин показал свою значимость в роли маркера контроля бронхиальной астмы.
Полученная нами положительная корреляция периостина с приростом ОФВ1 после пробы с бронхолитиком у больных бронхиальной астмой подтверждает его участие в эозинофильном воспалении дыхательных путей и гиперреактивности бронхов. Все это хорошо поддается терапии ИГКС и бронхолитиками. Из этого следует, что чем больше степень активности воспаления (т.е. чем выше уровень периостина), тем больший эффект мы получаем от терапии, т.е. большую обратимость бронхиальной обструкции. Влияние периостина на бронхоспазм может складываться из усиления эозинофильной инфильтрации дыхательных путей, а также продукции слизи бокаловидными клетками. Между тем периостин влияет и на необратимый компонент нарушений бронхиальной проходимости посредством индукции субэпителиального фиброза. Известно, что периостин коррелирует с толщиной базальной мембраны бронхов – индикатором ремоделирования дыхательных путей [25]. В нашем исследовании, так же как и по данным Mansur A.H. et al. [17], выявленная при астме отрицательная корреляция периостина с индексом Генслера может указывать на суммарное влияние изучаемого белка на бронхоконстрикцию – как на ее обратимый компонент, так и на ремоделирование бронхов. Значимость периостина как индикатора обструктивных нарушений также подчеркивается результатами исследования Cianchetti S. et al. [26] Считается, что высокий уровень периостина является предиктором ежегодного снижения ОФВ1 более чем на 30 мл [4].
Вместе с тем следует отметить и ряд сложностей, связанных с оценкой уровня периостина. Выполненный анализ литературы показал чрезвычайную гетерогенность результатов определения этого белка [1–2, 5–7, 10–11, 13–16, 19–20, 22–29], полученных у сопоставимых категорий людей, по данным разных авторов. Это объясняется наличием 8 изоформ периостина, существованием данного белка в моно-, ди- и олигомерной форме и тропностью антипериостиновых антител к различным доменам молекулы. При этом принципиальным представляется именно анализ различий в уровне периостина между разными группами в одном и том же исследовании, а также установление корреляционных связей, т.е. способов интерпретации данных, не ограниченных абсолютными показателями определяемого белка.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наши результаты показали, что периостин является перспективной диагностической молекулой при бронхиальной астме, поскольку именно при этом заболевании отмечаются его более высокие уровни в сравнении с ХОБЛ и ACO. Аллергическая бронхиальная астма сопровождается повышением цитокинов, характерных для Th-2 воспаления, – ИЛ-4, ИЛ-5 и ИЛ-13. Под действием ИЛ-4 и ИЛ-13 периостин выделяется клетками эпителия [30]; в нашем исследовании этот белок подтвердил способность маркировать аллергический фенотип астмы, при котором он выступает как хемоаттрактант и стимулятор эозинофильного воспаления дыхательных путей, потенцируя действие ИЛ-5. Более того, по нашим данным, у ряда пациентов с ХОБЛ также наблюдается аллергическое воспаление, при этом уровни периостина у них повышены. С учетом того что пациенты с аллергическим воспалением при ХОБЛ могут иметь лучшие результаты при терапии ИГКС, периостин представляется привлекательным для дальнейших исследований предиктором к назначению терапии топическими стероидами больным ХОБЛ. Усиление активности воспаления при обострении бронхиальной астмы сопровождалось закономерной реакцией со стороны периостина. Наконец, в нашем исследовании этот маркер продемонстрировал свою значимость в качестве показателя выраженности обструктивных нарушений при бронхиальной астме.
Таким образом, уровень периостина имеет серьезное диагностическое значение для пациентов с бронхообструктивными заболеваниями и может служить предиктором к назначению ИГКС-терапии.
