Методические основы оценки факторов риска развития аутоиммунных заболеваний кожи Николаева Татьяна Владимировна

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 13

1.1. Современные представления об эпидемиологии аутоиммунных заболеваний кожи 13

1.2. Современные представления о механизмах развития аутоиммунных заболеваний кожи: роль генетической предрасположенности и факторов окружающей среды 28

1.3. Химические элементы как триггерные факторы в развитии аутоиммунных заболеваний кожи 39

Глава 2. Программа, материалы и методы исследования 54

Глава 3. Заболеваемость аутоиммунными заболеваниями кожи и ее обусловленность индивидуальными биологическими факторами 82

3.1. Эпидемиологический анализ и оценка заболеваемости аутоиммунными заболеваниями кожи населения Оренбургской области 82

3.1.1. Эпидемиологический анализ заболеваемости гнездной алопецией 91

3.1.2. Эпидемиологический анализ заболеваемости витилиго 101

3.1.3. Эпидемиологический анализ заболеваемости локализованной склеродермии 107

3.1.4. Эпидемиологический анализ заболеваемости хронической красной волчанкой 112

3.1.5. Эпидемиологический анализ заболеваемости буллезными дерматозами 114

3.1.6. Нозологический спектр аутоиммунных заболеваний кожи в разные возрастные периоды 118

3.2. Пол и возраст как биологические детерминанты аутоиммунных заболеваний кожи 128

3.3. Характеристика эпидемиологических рисков развития аутоиммунных заболеваний кожи 135

Глава 4. Сравнительная гигиеническая характеристика факторов среды обитания населения с аутоиммунными заболеваниями кожи, проживающего на территориях Оренбургской области с различным уровнем антропогенной нагрузки 137

4.1. Гигиеническая характеристика загрязнения атмосферного воздуха 137

4.2. Гигиеническая характеристика загрязнения почвы 144

4.3. Гигиеническая оценка качества питьевой воды 146

4.4. Комплексная оценка антропогенной нагрузки на окружающую среду 148

4.5. Оценка риска развития неканцерогенных эффектов в зависимости от действия факторов окружающей среды 150

Глава 5. Структурно-функциональная реорганизация кожи и ее производных при экспериментальной подострой интоксикации солями тяжелых металлов и введении хелаторов эссенциальных металлов 155

5.1. Макроскопические изменения кожи мышей линии C57BL/6 после индукции анагена при подострой интоксикации солями тяжелых металлов и введении хелаторов эссенциальных микроэлементов 155

5.2. Гистологические изменения кожи и ее производных у мышей линии C57BL/6 под влиянием подострой интоксикации солями цинка, хрома, никеля и свинца 157

5.3. Гистологические изменения кожи и ее производных у мышей линии C57BL/6 при введении хелаторов цинка, меди и железа в условиях подострого эксперимента 170

5.4. Особенности пролиферативной активности и апоптоза кератиноцитов в коже мышей линии C57BL/6 при воздействии солей тяжелых металлов и хелаторов эссенциальных микроэлементов 179

Глава 6. Характеристика гнездной алопеции, как модели для изучения этиопатогенеза аутоиммунных заболеваний кожи 191

6.1. Клинико-анамнестическая характеристика пациентов с гнездной алопецией 191

6.2. Характеристика иммунного и биохимического статуса и данных инструментального обследования пациентов с гнездной алопецией 197

6.3. Состояние перикисного окисления липидов и антиоксидантной системы у больных гнездной алопецией 210

6.4. Микроэлементный статус пациентов с гнездной алопецией 212

6.5. Генетические маркеры риска развития гнездной алопеции (репликативное ассоциативное исследование) 233

Глава 7. Научное обоснование подходов к первичной профилактике аутоиммунных заболеваний кожи 258

7.1. Моделирование вероятности и научное обоснование патогенетических механизмов развития гнездной алопеции в зависимости от факторов окружающей среды 258

7.2. Подходы к первичной профилактике аутоиммунных заболеваний кожи на основании снижения уровня воздействия маркеров экспозиции на лиц, генетически предрасположенных к аутоиммунных заболеваний кожи 271

Заключение 274

Выводы 280

Практические рекомендации 283

Список сокращений 284

Список литературы 288

• Современные представления о механизмах развития аутоиммунных заболеваний кожи: роль генетической предрасположенности и факторов окружающей среды
• Нозологический спектр аутоиммунных заболеваний кожи в разные возрастные периоды
• Гистологические изменения кожи и ее производных у мышей линии C57BL/6 при введении хелаторов цинка, меди и железа в условиях подострого эксперимента
• Моделирование вероятности и научное обоснование патогенетических механизмов развития гнездной алопеции в зависимости от факторов окружающей среды

Введение к работе

Актуальность темы исследования

Аутоиммунные заболевания кожи (АИЗК) – гетерогенная группа хронических дерматозов, развивающихся вследствие нарушения иммунологической толерантности к собственным антигенам структур кожи и ее производных (Голдсмит Л.А. и др. 2012). Аутоиммунная патология считается результатом аддитивного эффекта полиморфных вариантов генов в сочетании с факторами окружающей среды (Степанов В.А., 2010; Баранов В.С. 2011; Meda F. et al., 2011; Cotsapas C., Hafler D.A., 2013; Regev M., Pras E., 2016). Однако если в изучении генетических аспектов аутоиммунных заболеваний благодаря внедрению метода полногеномного анализа ассоциаций (Genome-Wide Association Studies, GWAS) достигнут значительный прогресс, то вопрос о роли факторов окружающей среды остается открытым (Miller F.W. et al., 2012; Parks C.G. et al., 2014). До настоящего времени комплексные клинико-эпидемиологические, экспериментальные и экологогенетические исследования по изучению этиопатогенеза АИЗК не проводились; нет достаточных сведений о влиянии различных тяжелых металлов, как загрязнителей окружающей среды, на развитие АИЗК. В рамках доказательной медицины имеется лишь одно исследование, свидетельствующее о возникновении гистологических изменений в коже при энтеральном поступлении высоких доз сульфата цинка в организм мышей (Plonka P.M. et al., 2005). Об особенностях структурно-функциональной реорганизации кожи и ее производных, а также изменении важнейших клеточных процессов, пролиферации и апоптоза, при биологическом действии других тяжелых металлов, поступающих в организм, неизвестно; не установлена и их возможная патогенетическая связь с развитием АИЗК.

Одним из наиболее распространенных АИЗК является гнездная алопеция (ГА) (Tak W.J. et al., 2002; Gilhar A. et al., 2012). Вместе с тем, практически не изученным остается вопрос о приоритетных факторах риска развития ГА и экологической обусловленности эпидемиологических показателей данного заболевания. Применение зарубежными учеными метода GWAS позволило выявить спектр генетических маркеров ГА (Petukhova L. et al., 2010), однако необходимые репликативные исследования по оценке встречаемости выявленных генетических маркеров на примере российской популяции не выполнялись. Имеются противоречивые данные о реакции антиоксидантных систем защиты организма у пациентов с данной патологией (Gngr . et al., 2008; Rasheed Z. et al., 2014; Yenin J.Z. et al., 2015; ztrk P. et al., 2016) и особенностях микроэлементного обмена (Naginiene R. et al., 2004; Kil M.S. et al., 2013; El-Ashmawy A.A. et al., 2013; Bhat Y.J.

et al., 2009; Amirnia M. et al., 2013). До настоящего времени не выяснен возможный механизм развития ГА в условиях комплексного действия различных факторов риска, отсутствуют разработки новых подходов к профилактике ГА. Указанный комплекс нерешенных вопросов определил актуальность и необходимость проведенного исследования.

Цель исследования – на основе комплексных клинико-эпидемиологических, экспериментальных и экологогенетических исследований обосновать роль факторов риска в развитии аутоиммунных заболеваний кожи на примере гнездной алопеции.

Задачи исследования

1. Исследовать распространенность аутоиммунных заболеваний кожи в динамике за 5 лет и определить причинно-следственные связи между эпидемиологическими показателями, полом, возрастом и факторами среды обитания.

2. В условиях модельного эксперимента изучить структурно-функциональную реорганизацию кожи и ее производных при интоксикации солями цинка, никеля, хрома, свинца и введении хелаторов эссенциальных микроэлементов.

3. Оценить особенности клинических проявлений и данных лабораторно-инструментального обследования пациентов с гнездной алопецией.

4. Определить микроэлементный статус и антиоксидантную буферную емкость крови пациентов с гнездной алопецией.

5. Оценить вклад однонуклеотидных полиморфизмов rs9275572 (ген HLA-DQA2), rs9479482 (ген ULBP3/ULBP6), rs1024161 (ген CTLA4/ICOS), rs3118470 (ген IL2RA), rs1701704 (ген IKZF4), rs7682241 (ген IL2 - IL21), rs694739 (ген PRDX5), rs10760706 (ген STX17) в формирование предрасположенности к гнездной алопеции.

6. Установить причинно-следственные связи между выявленными экологическими триггерами, генетическими маркерами, микроэлементным и антиоксидантным статусом, на основании чего разработать прогностическую модель формирования заболеваемости гнездной алопецией.

Научная новизна

Впервые на примере территории Оренбургской области установлена распространенность аутоиммунных заболеваний кожи и показано, что в структуре аутоиммунных заболеваний кожи первое место принадлежит гнездной алопеции, второе – витилиго и третье – локализованной склеродермии. Эпидемиологически подтверждена зависимость риска развития аутоиммунных заболеваний кожи от пола и возраста, обоснованы механизмы формирования риска развития гнездной

алопеции в зависимости от уровней содержания тяжелых металлов в объектах окружающей среды.

В условиях модельного эксперимента доказано влияние солей тяжелых металлов (цинка, свинца, никеля, хрома), поступающих энтеральным путем, и хелаторов эссенциальных микроэлементов на структурно-функциональную реорганизацию кожи и ее производных. Впервые определены особенности пролиферативной и апоптотической активности кератиноцитов при действии тяжелых металлов и с учетом их комплексного воздействия на клеточные процессы разработана классификация вводимых веществ.

Впервые на примере российской популяции у пациентов с гнездной алопецией в качестве показателей, характеризующих индивидуальную чувствительность и обусловливающих повышенную вероятность формирования риска гнездной алопеции при действии тяжелых металлов, подтверждена ассоциация фенотипа гнездной алопеции с полиморфизмами генов CTLA4/ICOS (rs1024161), IKZF4 (rs1701704), PRDX5 (rs694739), STX17 (rs10760706).

Впервые научно обоснованы и представлены некоторые направления патогенеза гнездной алопеции с учетом влияния тяжелых металлов (меди, цинка, свинца, никеля и хрома), содержащихся в почве, и значимых для российской популяции генетических полиморфизмов, ассоциированных с гнездной алопецией; а также разработана прогностическая математическая модель формирования заболеваемости гнездной алопецией.

Разработаны профилактические мероприятия, направленные на отдельные патогенетические звенья механизма формирования гнездной алопеции в условиях химической экспозиции тяжелыми металлами.

Теоретическая и практическая значимость исследования

Полученные данные по влиянию тяжелых металлов, как факторов риска развития гнездной алопеции, особенностям изменения микроэлементного обмена, антиоксидантного статуса организма и установление генетических полиморфизмов, ассоциированных с гнездной алопецией, расширяют знания в области патогенеза данного заболевания, способствуя решению важной медицинской и социальной проблемы – профилактики аутоиммунных заболеваний.

Результаты логистического регрессионного анализа, проведенного по данным генотипирования и сведения биоинформационного анализа взаимодействия белковых продуктов генов, ассоциированных с гнездной алопецией, позволили разработать критерии отбора лиц в группу риска по развитию гнездной алопеции и определить перечень дополнительных методов исследования.

С помощью логистического регрессионного анализа разработана прогностическая модель формирования заболеваемости гнездной алопецией в

зависимости от экспозиции меди, цинка, свинца, никеля и хрома, позволяющая рассчитать вероятность формирования показателей заболеваемости гнездной алопецией у экспонированного населения, превышающих средний уровень.

Внедрение в практику результатов исследования

По результатам исследования разработано пособие для врачей «Гнездная алопеция: клинико-генетические аспекты и микроэлементный статус пациентов» (Москва, 2017). Предложенные в нем практические рекомендации используются в деятельности ГАУЗ «Оренбургский областной клинический кожно-венерологический диспансер» (Акт внедрения от 04.05.2017 г.), Клиники адаптационной терапии ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России (Акт внедрения от 24.05.2017 г.) и медико-генетической консультации ГАУЗ «Оренбургская областная клиническая больница №2» (Акт внедрения от 17.05.2017 г.). На разработаные программы для ЭВМ получены свидетельства о государственной регистрации №2017614304 «Оценка индивидуального риска развития гнездной алопеции на основании данных генотипирования» от 11.04.2017 г., и № 2017614560 «Определение площади потери волос и степени тяжести гнездной алопеции» от 19.04.2017 г.

Подготовлено пособие для врачей «Морфофункциональная реорганизация кожи и ее производных при интоксикации солями тяжелых металлов и хелаторов эссенциальных микроэлементов» (М., 2017). Изложенные в нем материалы включены в рабочую программу дисциплины «Патологическая анатомия» для обучающихся по направлению подготовки 060105 – Медико-профилактическое дело ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России (Акт внедрения от 05.05.2017 г.). Результаты исследования включены в рабочую программу специальных дисциплин основной профессиональной программы высшего образования по подготовке кадров высшей квалификации (ординатура) по специальности 31.08.32 – Дерматовенерология ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России (Акт внедрения от 05.05.2017 г.), ФГБОУ ВО «Кировский государственный медицинский университет» Минздрава России (Акт внедрения от 12.05.2017 г.), ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России (Акт внедрения от 17.05.2017 г.).

Основные положения, выносимые на защиту

1. Распространенность аутоиммунных заболеваний кожи, в том числе гнездной алопеции, на территории Оренбургской области ассоциирована с возрастом, полом и зависит от влияния комплекса химических загрязнителей.

2. Накопление токсичных и дисбаланс эссенциальных микроэлементов в крови, нарушение иммунного и антиоксидантного статуса, особенности клинико-лабораторных показателей, характеризующих патогенетические звенья развития гнездной алопеции, определяют риск развития клинических проявлений гнездной алопеции.

3. Особенности изменения пролиферативной и апоптотической активности кератиноцитов, патогистологические изменения покровного эпителия, дермы, сальных желез и дистрофические изменения волосяных фолликулов экспериментальных животных зависят от приоритетных металлов-загрязнителей и хелаторов эссенциальных микроэлементов.

4. Индивидуальная чувствительность, обусловливающая повышенную вероятность формирования риска развития гнездной алопеции при воздействии тяжелых металлов обусловлены полиморфизмом генов CTLA4/ICOS (rs1024161), IKZF4 (rs1701704), PRDX5 (rs694739), STX17 (rs10760706).

5. Основанием для разработки прогностической математической модели развития гнездной алопеции являются данные логистического регрессионного анализа, установившего связи между уровнем заболеваемости гнездной алопецией и экспозицией меди, цинка, свинца, никеля и хрома.

Апробация результатов

Материалы диссертационного исследования представлены и обсуждены на XVIII Международной научной конференции «Здоровье нации - XXI век» (г. Брюссель, Бельгия, 26 апреля – 3 мая 2014 г.); пленуме «Научного совета Российской Федерации по экологии человека и гигиене окружающей среды» (г. Москва, 17 декабря 2015 г.); XIII Конгрессе Международной ассоциации морфологов (г. Петрозаводск 24 – 27 мая 2016 г.); XVI Всероссийском съезде дерматовенерологов и косметологов (г. Москва, 14 – 17 июня 2016 г.); I междисциплинарной научной конференции «Аутоиммунные и иммунодефицитные заболевания» (г. Москва, 8 – 10 декабря 2016 г.); ХХII Международной научно-практической конференции «Европейские научные исследования: инновации в науке, образовании и технологиях» (г. Лондон. Великобритания, 28 – 29 ноября 2016 г.); XXVII Междисциплинарной международной научно-практической конференции «Международное научное обозрение проблем и перспектив современной науки и образования» (г. Бостон, США, 7 – 8 декабря 2016 г.), VI Международной научно-практической конференции «Современные инновации: тенденции и перспективы современной науки» (г. Москва, 17 декабря 2016 г.); XXXIV Научно-практической конференции с международным участием «Рахмановские чтения: наследие наших учителей в современной отечественной дерматологии» (г. Москва, 27 января 2017

г.); XVII Всероссийском съезде дерматовенерологов и косметологов (г. Москва, 20 – 23 июня 2017 г.).

Апробация диссертации проведена на заседании Проблемной комиссии «Клиническая комиссия терапевтического профиля» ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России 31.08.2017 г.

Публикации по теме диссертации

По материалам диссертации опубликовано 34 работы, из них – 14 статей в журналах, рекомендуемых ВАК РФ, 2 Свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ Федеральной службы по интеллектуальной собственности (Роспатент).

Личный вклад автора в проведенное исследование заключается в постановке цели и задач, разработке программы исследования (90%), проведении модельного эксперимента, отборе и обследовании пациентов и лиц группы сравнения, сборе и систематизации первичной информации (100%), статистической обработке данных (90%), анализе и обобщении полученных данных, оформлении диссертации (100%).

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 345 страницах машинописного текста и состоит из следующих разделов: введения, обзора литературы, программы, материалов и методов исследования, 5 глав собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 59 таблицами и 96 рисунками, список цитированной литературы включает 608 источников, из них – 111 отечественных и 497 зарубежных источников.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

Выдвинутые в настоящем исследовании научные положения соответствуют формуле специальности 14.01.10 – кожные и венерические болезни в части пунктов 1, 2, 3 и 5 паспорта специальности.

Современные представления о механизмах развития аутоиммунных заболеваний кожи: роль генетической предрасположенности и факторов окружающей среды

В 1957 г. E. Witebsky впервые сформулировал критерии заболеваний аутоиммунной природы. Позже они были дополнены Rose N.R. и Bona C. (1993), которые для подтверждения аутоиммунной природы болезни предложили три вида доказательств: прямые, непрямые и косвенные доказательства [498]. Наиболее достоверными прямыми доказательствами аутоиммунной природы заболевания являются случаи, когда болезнь воспроизводится путем прямой передачи аутоантител от больного к здоровому реципиенту. Примером служит неонатальная красная волчанка. Развитие этого заболевания у новорожденных зависит от трансплацентарной передачи материнских аутоантител типа анти-Ro (SS-A, 52 и 60 кДа), реже анти-La-антител (SS-B, 48 кДа) и анти-U1-RNP-антител, которые, связываясь с базальными кератиноцитами, вызывают клинические проявления, напоминающие подострую красную волчанку [102, 520], разрешающиеся по мере элиминации материнских аутоантител.

Подобные наблюдения были сделаны и при вульгарной пузырчатке, когда у детей, в том числе у двух разнояйцевых близнецов, рожденных от матерей, страдавших вульгарной пузырчаткой, при рождении имелись эрозии на коже и слизистой оболочке полости рта, разрешившиеся спустя несколько недель. Была установлена их гистологическая и иммуногистохимическая идентичность вульгарной пузырчатке. Развитие этого состояния также явилось результатом пассивного переноса IgG-аутоантител плоду [198, 574]. Альтернативой этим редким примерам прямой передачи АИЗК служат экспериментальные работы, целью которых является воспроизведение АИЗК людей у животных инбредных линий. Таким путем было получено прямое доказательство аутоиммунной природы акантолитической пузырчатки, которая воспроизводилась у новорожденных мышей при пассивном переносе IgG-антител от больных вульгарной или листовидной пузырчаткой [76]. Непрямые доказательства аутоиммунной природы ХКВ, получены на примере мышей линии MRL/lpr, которые спонтанно развивают заболевание кожи, повторяющее особенности ХКВ у людей [302].

Получены непрямые доказательства аутоиммунной природы буллезного пемфигоида, ГД и ЛС. Так, мыши, несущие делецию в домене NC14A, кодирующем мышиный коллаген XVII типа, в возрасте 2 месяцев спонтанно развивают заболевание, сопровождающееся зудом, появлением субэпидермальных везикул, эрозий, дермальных инфильтратов, богатых эозинофилами, эозинофилией, увеличением сывороточных уровней IgE и IgG (и IgA), аутоантителами, направлеными против белка 180 кДа, вероятно являющимся коллагеном XVII типа, – представляющим собой животную модель БП [597]. Экспериментальной моделью ГД являются трансгенные мыши линии NOD, которые при иммунизации глютеном развивают в дерме нейтрофильные инфильтраты, сопровождающиеся отложением IgA в коже, при этом исключение из пищи животных глютена, приводит к разрешению клинических проявлений болезни [116]. Описана блеомицин-индуцированная склеродермия на мышиных моделях, при этом установлено, что перенос CD4+ T-лимфоцитов от мышей с индуцированным заболеванием к здоровым животным, приводит к формированию фиброза в дерме и синтезу аутоантител [347]. Важно отметить, что экспериментальные модели заболеваний на животных предоставляют возможности изучения патогенеза болезней, однако будучи в значительной степени изолированными, как от генетических, так и от средовых воздействий, свойственных человеку, не дают возможности исследовать факторы, способствующие инициации заболеваний [317].

Установлены прямые доказательства аутоиммунной природы витилиго. Свидетельством этого является лизис культивируемых меланоцитов, обработанных сыворотками больных витилиго, являющихся источниками антител, при этом деструкция меланоцитов происходит, как путем активации комплемента, так и является результатом антитело-зависимой клеточной цитотоксичности [272]. Эти данные в сочетании с клиническими наблюдениями совместного наследования витилиго с другими аутоиммунными заболеваниями, установление факта адоптивной передачи витилиго реципиентам костного мозга/стволовых клеточных трансплантатов от больных витилиго [122, 126, 292], а также иммунодепрессивный характер всех эффективных методов лечения витилиго (топические стероиды, ингибиторы кальциневрина и узкополосная UVB фототерапия) [335], ассоциация витилиго с гаплотипами HLA-A [322] доказывает аутоиммунный патогенез этого органоспецифичного дерматоза.

Одним из косвенных доказательств аутоиммунной природы заболевания является сочетание с другими аутоиммунными болезнями. В частности, почти 20% больных витилиго имеют, по крайней мере, одно сопутствующее аутоиммунное заболевание [210]. В роли коморбидной патологии выступают заболевания щитовидной железы, ГА, воспалительные заболевания кишечника, ХКВ и СКВ, синдром Гийона-Барре, линейная склеродермия, инсулино-зависимый сахарный диабет, дерматомиозит [210, 212, 467].

С помощью экспериментальных моделей животных получены непрямые доказательства аутоиммунной природы ГА [403]. На их примере установлена роль Т-клеток в патогенезе ГА, клинические проявления которой были воспроизведены при переносе заболевания SCID-мышам на трансплантаты кожи головы человека путем инъекции активированных Т-клеток, полученных из очагов поражения ГА [454]. Установлено, что для воспроизведения клинической картины ГА у гуманизированных / SCID-мышей необходимо взаимодействие между CD4+ и CD8+ Т-клетками [533], хотя очаговое выпадение волос может развиться у мышей линии C3H/HeJ, которым вводили исключительно CD8+ Т-клетки из лимфатических узлов и селезенки больных мышей [197]. Коморбидность с другими аутоиммунными заболеваниями также является косвенным доказательством аутоиммунной природы ГА, как и эффективность иммуносупрессивной терапии. Известно, что ГА часто ассоциируется с другими АИЗ, в частности, с аутоиммунной патологией щитовидной железы (тиреоидит Хашимото, базедова болезнь) [164, 271, 368, 431], витилиго [210, 431], воспалительными заболеваниями кишечника (болезнь Крона, неспецифический язвенный колит) [134, 443], сахарным диабетом 1 типа [164], ревматоидным артритом [164, 431]. Сообщается о том, что ГА ассоциирована с заболеваниями щитовидной железы в 2,3% случаев, с витилиго – в 4,1% случаев, с сахарным диабетом – в 3,2% случаев, с ревматоидным артритом – в 0,9% случаев [556]. Предполагают, что ассоциация между ГА и этими заболеваниями может быть обусловлена общностью молекулярных путей, участвующих в их развитии [134].

Подобные доказательства приведены и для других АИЗК. Отмечено что из общего числа больных ЛС 8,1% пациентов имели другие аутоиммунные заболевания (чаще всего тиреоидит Хашимото, ревматоидный артрит, и ГА) [207]. В общем, у 15,5% больных вульгарной пузырчаткой диагностируется второе АИЗ (в основном, заболевания щитовидной железы) [238]. ГД в 9,5% случаев ассоциирован с другими АИЗ, в том числе, в 4,3% случаев – с аутоиммунными заболеваниями щитовидной железы, в 1,3% случаев – с СКВ у 1,3%, в 1% случаев – с синдром Шегрена, в 1,3% случаев – с саркоидозом и в 1,6% случаев – с витилиго или ГА [492].

Eaton W.W. et al. (2007) установили высокую распространенность тиреоидита и гранулематоза Вегенера у больных ГА, отношение шансов (ОШ) составило соответственно 11,4 и 17,8. У пациентов с витилиго выявлена частая ассоциация с тиреоидитом (ОШ 7,9), сахарным диабетом 1 типа (ОШ 4,5), идиопатической формой надпочечниковой недостаточности (ОШ 23,8), пернициозной анемией (ОШ 21,0), ГА (ОШ 47,8). Показано сочетанное течение БП и целиакии (ОШ 54,9), БП и аутоиммунной гемолитической анемией (ОШ 22,6) [261]. Возможным объяснением коморбидности аутоиммунных заболеваний является общность генетической основы аутоиммунных болезней [587].

Выделяют несколько факторов, объясняющих общие патогенетические механизмы различных АИЗ, обозначаемых термином «мозаика аутоиммунитета» и поддерживающих их многофакторное происхождение и клиническое разнообразие [301, 514]. К этим факторам относят генетические факторы, факторы окружающей среды, иммунные дефекты и гормональные нарушения [555]. Идеальный пример для представления первых двух групп определяется темпами конкордантности заболевания у монозиготных по сравнению с дизиготными близнецами или другими членами семьи [587].

Нозологический спектр аутоиммунных заболеваний кожи в разные возрастные периоды

В возрастной структуре общей заболеваемости АИЗК, представленной на рисунке 20, первое ранговое место занимала возрастная группа от 0 до 9 лет, удельный вес которой составил 19,6%. Второе и третье ранговые места занимали возрастные группы от 10 до 19 лет и от 20 до 29 лет, обусловившие соответственно 18,6% и 17,2% возрастной структуры общей заболеваемости АИЗК.

Возрастные группы от 50 до 59 лет и от 30 до 39 лет обусловили соответственно 12,2% и 12,1% возрастной структуры общей заболеваемости АИЗК, заняв четвертое и пятое ранговые места. Удельный вес возрастных групп от 40 до 49 лет, 60 – 69 лет и 70 лет и старше составил соответственно 9,3% (шестое ранговое место), 7,0% (седьмое ранговое место) и 4,0% (восьмое ранговое место).

Значимым с практической точки зрения является оценка нозологического спектра АИЗК в разные возрастные периоды. Анализ данных, представленных на рисунке 21 показал, что в возрастном периоде от 0 до 9 лет в структуре общей заболеваемости АИЗК первое ранговое место приходилось на ГА, удельный вес которой в структуре был равен 66,7%. Второе ранговое место принадлежало витилиго, на долю которого приходилось 25,5% случаев АИЗК в этот возрастной период. Третье ранговое место занимала ЛС, удельный вес которой составил 5,9%. Пузырные дерматозы в этом возрастном в структуре общей заболеваемости составили 1,9%, ХКВ – не встречалась.

Возрастной интервал от 10 до 19 лет характеризовался изменением структуры заболеваемости, заключающемся в снижении удельного веса ГА до 44,4%, увеличении доли витилиго и ЛС соответственно до 45,0% и 7,8%. Реже встречались буллезные дерматозы, которые в совокупности составили 2,0% (1,4% приходилось на ГД и 0,2% – на БП) и ХКВ, на долю которой приходилось 0,8%.

Нозологическая структура заболеваемости в возрастной интервал от 20 до 29 лет также характеризовалась преобладанием ГА (58,8%), витилиго (31,0%) и ЛС (6,9%), при этом на долю ГД, ХКВ и АП приходилось соответственно 1,2%, 1,1% и 1,0% нозологической структуры.

В возрастных интервалах от 30 до 39 лет и от 40 до 49 лет сохранялась нозологическая структура с преобладанием ГА (соответственно 59,9% и 51,2%), витилиго (соответственно 25,8% и 27,1%) и ЛС (соответственно 8,7% и 11,8%). Вместе с тем, по сравнению с предыдущими возрастными периодами, отмечалась тенденция к увеличению удельного веса ХКВ (соответственно до 1,4% и 2,3%), ГД (соответственно до 2,7% и 3,1%), АП (соответственно до 1,3% и 4,5%). Кроме того, в возрастной группе 30 – 39 лет были отмечены единичные случаи РП (0,1% нозологической структуры).

Возрастной интервал от 50 до 59 лет характеризовался снижением удельного веса ГА в нозологической структуре до 41,7%, увеличением доли ЛС до 23,4% и пузырных дерматозов, составивших в совокупности 8,7%. Среди последних наибольший удельный вес принадлежал АП, составившей 5,0%; ГД, БП и РП соответственно составили 2,7%, 0,8% и 0,2% нозологической структуры в этот возрастной период. Удельный вес витилиго был равен 24,3%.

В нозологической структуре общей заболеваемости АИЗК возрастных периодов от 60 до 69 лет и 70 лет и старше сохранялась тенденция к снижению удельного веса ГА до 25,5% и 14,8% соответственно, ранговое место этого дерматоза переместилось на третье место. При этом в возрасте от 60 до 69 лет первое ранговое место принадлежало ЛС, обусловившей 32,8% нозологической структуры, на втором ранговом месте находилось витилиго, удельный вес которого был равен 27,5%. В возрастном интервале от 70 лет и старше удельный вес ЛС снизился до 26,4%, а витилиго составил 26,8%. Обратило на себя внимание то, что нозологическая структура АИЗК в анализируемых возрастных группах характеризовалась относительно высоким удельным весом пузырных дерматозов. Так, если в возрасте от 60 до 69 лет удельный вес ГД был равен 7,0%, АП – 4,8%, БП – 0,8%, РП – 0,2%, то в возрасте 70 лет и старше доля этих заболеваний увеличилась соответственно до 17,7%, 6,0%, 3,0% и 1,8%. Увеличивался и удельный вес случаев ХКВ: с 1,7% в возрастном интервале 60 – 69 лет до 4,1% в возрасте 70 лет и старше.

Динамический анализ показателей распространенности ГА, витилиго, ЛС и ХКВ в отдельные возрастные периоды показал, что наибольшая заболеваемость ГА регистрировалась у пациентов возрастной группы от 0 до 9 лет (рисунок 22).

В данный возрастной период показатель распространенности ГА был равен 68,4 случая на 10000 населения (95% ДИ 65,18 – 71,61 случай на 10000 населения) (таблица 13). У пациентов более старших возрастных групп заболеваемость ГА постепенно снижалась, при этом максимальный темп убыли показателя распространенности ГА был зарегистрирован у лиц возрастной группы от 60 до 69 лет (на 41,3% по сравнению с показателем возрастной группы 50 – 59 лет) и возрастной группы 70 лет и старше (на 65,6% по сравнению с показателем возрастной группы 60 – 69 лет).

Установлено, что с учетом доверительных интервалов показатель распространенности ГА статистически значимо отличался во всех возрастных группах, за исключением пациентов возрастных групп от 40 до 49 лет и от 50 до 59 лет, между показателями которых статистически значимых различий не было, но тенденция к снижению заболеваемости сохранялась. Минимальный показатель распространенности ГА был зарегистрирован среди пациентов возрастной группы 70 лет и старше, который составил 4,3 случая на 10000 населения (95% ДИ 3,33 – 5,2 случая на 10000 населения).

Анализ данных, представленных на рисунке 22, свидетельствовал о волнообразной динамике повозрастных показателей распространенности витилиго с пиком заболеваемости у лиц возрастной группы от 10 до 19 лет. Установлено, что темп прироста показателя распространенности витилиго в возрастной группе от 10 до 19 лет составил 107,3% (таблица 14). В возрастных группах от 20 до 29 лет, от 30 до 39 лет и 70 лет и старше регистрировались максимальные темпы убыли распространенности этого дерматоза, соответственно составившие 56,7%, 40,6% и 42,5%.

Динамика повозрастных показателей общей заболеваемости ЛС характеризовалась наличием двух пиков заболеваемости, зарегистрированных в возрастных группах 10 – 19 лет и 60 – 69 лет с наименьшим показателем распространенности среди лиц возрастной группы 30 – 39 лет (рисунок 22). Установлено, что по сравнению с показателем распространенности ЛС в возрастной группе 0 – 9 лет, когда показатель был равен 6,0 случаям на 10000 населения (95% ДИ 5,06 – 6,97 случаев на 10000 населения), в возрасте 10 – 19 лет отмечен его рост на 55,0% и исследуемый показатель достиг 9,3 случая на 10000 населения (95% ДИ 8,02 – 10,65 случая на 10000 населения) (таблица 15). В возрастных группах 20 – 29 лет и 30 – 39 лет было отмечено снижение распространенности ЛС с наибольшим темпом снижения у лиц 20 – 29 лет. Возрастной период 40 – 49 лет, 50 – 59 лет вновь характеризовался подъемом общей заболеваемости этим дерматозом с пиком у лиц 60 – 59 лет, когда показатель распространенности ЛС достиг максимальной по сравнению со всеми другими возрастными периодами величины, равной 16,0 случаям на 10000 населения (95% ДИ 14,2 – 17,82 на 10000 населения). Последующий темп снижения исследуемого показателя составил 52,5%, при этом в возрастной группе 70 лет и старше показатель снизился до 7,6 случаев на 10000 населения (95% ДИ 6,33 – 8,81 случаев на 10000 населения).

Отмечены колебания показателя распространенности ХКВ в отдельные возрастные периоды, составившие от 0,8 случая на 10000 населения до 1,2 случая на 10000 населения, при этом статистически значимых различий между показателями общей заболеваемости в исследуемых возрастных интервалах не было, вместе с тем, максимальный показатель распространенности был отмечен среди лиц возрастной группы 70 лет и старше.

Динамический анализ показателей распространенности буллезных дерматозов в отдельные возрастные периоды показал, что рост показателей заболеваемости этих АИЗК приходится на старшие возрастные группы, с наибольшей распространенностью в каждой из них ГД (рисунок 23).

Гистологические изменения кожи и ее производных у мышей линии C57BL/6 при введении хелаторов цинка, меди и железа в условиях подострого эксперимента

Анализ гистологических изменений кожи мышей при введении хелатора железа, дефероксамина, животным V опытной группы; хелатора меди, тетратиомолибдата аммония (ТТМ), мышам VI опытной группы; хелатора цинка, N,N,N`,N`-тетракис (2-пиридилметил) этилендиамина (ТПЭН), животным VII опытной группы выявило специфические структурно-функциональные перестройки в коже и ее производных у мышей VI и VII опытных групп.

Введение хелатора железа животным V опытной группы, которые получали дефероксамин, на 9-е сутки после индукции анагена к выраженным морфологическим изменениям в коже и ее придатках не привело. Установлено соответствие гистологической картины, характерной для контрольной группы. Так, эпидермис на большем протяжении был 2 – 3-х рядный, в сосочковом слое дермы и между пучками плотной соединительной ткани наблюдалась рыхлая волокнистая соединительная ткань, волосяные фолликулы располагались в подкожной клетчатке и достигали подкожной мышцы (m. panniculus carnosus), дистрофических изменений в них выявлено не было, – имелся узкий дермальный сосочек, гранулы меланина располагались в пределах зоны матрикса фолликула волоса (рисунок 55, 56).

В коже мышей VI опытной группы, получавших хелатор меди (ТТМ), на 9-е сутки после индукции анагена были отмечены гиперкератоз, уменьшение размеров сальных желез (рисунок 57).

Структурных изменений в волосяных фолликулах животных VI опытной группы установлено не было, – выявлялись узкие дермальные сосочки, гранул меланина вне зоны матрикса не определялось (рисунок 58).

Проведенный модельный эксперимент показал, что в коже животных VII опытной группы, получавших хелатор цинка (ТПЭН), на 9-е сутки после индукции анагена наблюдалось неравномерное увеличение клеточных слоев покровного эпителия, достигающего 4 – 5 рядов против 2 – 3-рядного эпителия в контрольной группе, т.е. имел место гиперкератоз покровного эпителия и волосяных воронок. Отмечено, что сальные железы были многочисленными, крупными и многоклеточными (рисунок 59), определялись расширенные протоки сальных желез (рисунок 60).

Волосяные фолликулы, соответствующие позднему анагену, в коже животных VII опытной группы имели признаки дистрофических изменений: их дермальные сосочки были отечны, содержали эктопированные гранулы меланина (рисунок 61).

Проведенное исследование позволило выявить характерные для каждого из хелатирующих агентов изменения в коже животных на 19-е сутки после депиляции. Так, в коже мышей V опытной группы, получавших дефероксамин, обратили на себя внимание немногочисленность сальных желез и фибротические изменения в дерме. При оценке соответствия светооптических признаков стадии цикла фолликула волоса были установлены признаки, свидетельствующие о стадии позднего катагена, об этом свидетельствовали наличие капсулы зародыша волоса, тяжа эпителиальных клеток и компактного шаровидного дермального сосочка (рисунок 62).

В коже мышей VI опытной группы, получавших хелатор меди (ТТМ), структура покровного эпителия не отличалась от таковой у мышей контрольной группы. В дерме наблюдались мелкие сальные железы, вместе с тем, обратило на себя внимание значительное снижение объема подкожной клетчатки, которая была представлена лишь небольшими скоплениями адипоцитов (рисунок 63). Возможным объяснением этому является то, что медь обладает адипогенным эффектом [247, 562] и необходима для ангиогенеза [281]. Недостаток меди, обусловленный введением ТТМ, вероятно, приводит к нарушению структурной организации жировой ткани кожи.

Отмечено также, что в коже мышей, получавших хелатор меди, имели место отдельные увеличенные волосяные фолликулы, а также волосяные фолликулы с продолжающимся меланогенезом, что, вероятно, объясняется задержкой развития катагена в некоторых из них (рисунок 64).

На 19-е сутки после индукции анагена в коже животных VII опытной группы, которым вводился хелатор цинка (ТПЭН), отмечено неравномерное уменьшение слоев клеток покровного эпителия до 1 – 3-х рядного, сглаженная эпидермо-дермальная граница, уменьшение клеточного состава и количества сальных желез, фибротические изменения в дерме (рисунок 65).

Моделирование вероятности и научное обоснование патогенетических механизмов развития гнездной алопеции в зависимости от факторов окружающей среды

Совокупность данных, представленных в 3 и 4 главах настоящего исследования свидетельствует о том, что разным уровням антропогенной нагрузки на население промышленных городов Оренбургской области (г. Оренбурга, г. Орска, г. Медногорска и г. Бугуруслана) соответствовали различные уровни распространенности ГА, что явилось основанием для оценки наличия связи между ними. Проведенный анализ показал, что существует сильная прямая корреляционная связь между показателями распространенности ГА и комплексной антропогенной нагрузкой (r=0,89; p=0,01) и между показателями распространенности ГА и усредненной комплексной антропогенной нагрузкой (r=0,87; p=0,01). Помимо этого характер взаимосвязи между заболеваемостью ГА и уровнем антропогенной нагрузки был исследован путем проведения математического моделирования. Учитывая, что наибольший вклад в антропогенную нагрузку городов вносили загрязнение атмосферного воздуха и почвы и приоритетными загрязнителями выступали тяжелые металлы (см. главу 4), то в качестве объектов исследования были выбраны атмосферный воздух и почва девяти городов Оренбургской области, отличающихся уровнем антропогенного загрязнения (таблица 52). При этом учитывались показатели содержания тех металлов, биологические эффекты воздействия которых на кожу, были доказаны в модельном эксперименте (см. главу 5).

При анализе данных таблицы 52 было обращено внимание на наличие взаимосвязи между содержанием Cu, Zn, Pb, Ni, Cr в атмосферном воздухе городов Оренбургской области. При этом установлены тесные корреляционные связи между уровнем меди и цинка (r = 0,73; p=0,024), меди и никеля (r = 0,87; p=0,002), меди и хрома (r = 0,78; p=0,012), цинка и никеля (r = 0,72; p=0,028), цинка и хрома (r = 0,67; p=0,048) и хрома и никеля (r = 0,96; p 0,001). Вместе с тем, содержание свинца не коррелировало ни с одним из рассматриваемых показателей. Наличие тесной корреляции между Cu, Zn, Ni и Cr позволило использовать метод главных компонент по содержанию этих металлов в атмосферном воздухе и установить первую главную компоненту, тесно коррелирующую со всеми четырьмя признаками, характеризующими содержание металлов в атмосферном воздухе, и обеспечивающую уровень информативности, равный 84,5%. При этом вклад остальных главных компонент составил лишь 9,7%, 5,2% и 0,6%. Это явилось основанием в дальнейшем анализе использовать без существенных потерь информации только первую главную компоненту, построенную на основе содержания в атмосферном воздухе Cu, Zn, Ni и Cr. Агрегированный показатель содержания этих металлов в воздухе, описанный через исходные значения их содержания в этом объекте окружающей среды, исключая свободный член, не влияющий на дальнейшие расчеты, имел вид: z1 = 0,153x1 + 0,071x2 + 0,576x3 + 0,321х4, (1) где х 1 - содержание Cu в воздухе; х2 - содержания Zn в воздухе; х 3 - содержания Ni в воздухе х4 - содержания Cr в воздухе.

Значения агрегированного показателя содержания Cu, Zn, Ni и Cr (z1), вычисленные по формуле (1), а также значение содержания Pb в воздухе (х5), использовались в расчетах для оценки влияния металлов, содержащихся в атмосфере, на уровень общей заболеваемости ГА в городах (таблица 53).

Как показано в таблице 54, средний уровень общей заболеваемости ГА по Оренбургской области составил 3,36 случая на 10000 населения.

Для дальнейшего анализа в рассмотрение был введен признак y, принимающий значение 1, в том случае, если общая заболеваемость ГА населения муниципального образования была выше среднего значения, и значение 0 – если показатель распространенности этого заболевания в городах был ниже, чем в среднем по Оренбургской области. В соответствии с этим, для городов Медногорск, Новотроицк, Орск y = 1, для городов Кувандык, Бугуруслан, Оренбург, Гай, Бузулук, Соль-Илецк y = 0.

Результаты моделирования вероятности формирования уровня общей заболеваемости ГА в зависимости от агрегированных показателей содержания металлов в атмосферном воздухе, представлены в таблице 55.

Полученное значение статистики Вальда Wald chi2(2), равное 1,49, соответствующее p-значение, составившее 0,4747, и коэффициент детерминации Pseudo R2, равный 0,1394, свидетельствуют о том, что построенная логит-модель незначима. Влияние содержания Cu, Zn, Pb, Ni, Cr в атмосферном воздухе на вероятность формирования высокого уровня общей заболеваемости ГА в муниципальных образованиях не доказано.

Особый интерес представляло собой исследование влияния на заболеваемость ГА металлов, содержащихся в почве, учитывая, что она является аккумулирующей средой. При анализе взаимосвязи между показателями содержания металлов в почве было установлено существование тесной корреляционной связи между содержанием Cu, Zn, Pb, а также между содержанием Ni и Cr. Коэффициент корреляции между содержанием в почве цинка и меди, меди и свинца, свинца и цинка составил соответственно 0,95 (p 0,001), 0,82 (p=0,006) и 0,78 (p=0,012), в свою очередь, содержание в почве Ni характеризовалось тесной корреляционной связью с содержанием в почве Cr (r=0,89; p=0,001). При этом признаки, характеризующие содержание металлов в почве, из этих двух групп между собой коррелированны не были. Это обусловило возможность агрегирования исходных признаков, т. е. показателей содержания металлов в почве, в форме информативных главных компонент. В результате реализации метода главных компонент по содержанию Cu, Zn, Pb в почве было установлено, что первая главная компонента тесно коррелировала со всеми тремя признаками, характеризующими содержание Cu, Zn, Pb в почве, и обеспечивала уровень информативности, равный 90,3%. При этом вторая и третья главные компоненты имели уровень информативности лишь 8,0% и 1,7% соответственно. Это обстоятельство позволило в дальнейшем анализе использовать без существенных потерь информации только первую главную компоненту, построенную на основе содержания в почве Cu, Zn, Pb. В результате использования первой главной компоненты была получена следующая линейная комбинация содержания Cu, Zn, Pb в почве (без учета свободного члена, не влияющего на дальнейшие результаты), позволившая вычислить значения агрегированного показателя (z1) содержания этих металлов в почве

Использование метода главных компонент позволило снизить размерность признакового пространства с пяти признаков, характеризующих содержание в почве металлов, до двух агрегированных признаков. Значения агрегированных показателей содержания Cu, Zn, Pb (z1) и Ni, Cr (z2), вычисленные по формулам (2) и (3) соответственно, приведены в таблице 56.

Полученные данные свидетельствуют о том, что на уровне p 0,05 значимое влияние на вероятность формирования уровня общей заболеваемости ГА, превышающих средний уровень, оказывают оба агрегированных показателя содержания металлов в почве, причем увеличение содержания Cu, Zn, Pb и Ni, Cr приводят к увеличению вероятности того, что в муниципальном образовании сформируется уровень заболеваемости выше среднеобластного показателя. Для количественной характеристики влияния факторов на вероятность формирования высокого уровня общей заболеваемости были рассчитаны средние предельные эффекты, представленные в таблице 58.

Анализ данных таблицы 58 позволил установить, что в среднем увеличение значения агрегированного показателя содержания Cu, Zn, Pb в почве на 1 ед. будет приводить к увеличению вероятности формирования показателя общей заболеваемости ГА, превышающего средний уровень, на 4,3±1,1%. Меньшее влияние на формирование заболеваемости оказывает значение агрегированного показателя содержания Ni и Cr в почве, увеличение значения которого на 1 ед. будет увеличивать вероятность в среднем на 1,6±0,3%.

Для оценки качества модели была построена классификационная таблица 59. Последняя показала, что представленная логит-модель (4) прогнозировала формирование уровня общей заболеваемости ГА выше среднеобластного показателя в 3 городах и ниже среднего показателя – в 6 городах. Из 3 городов, характеризующихся высоким уровнем общей заболеваемости ГА (г. Медногорск, г. Новотроицк, г. Орск), с помощью модели была подтверждена высокая распространенность ГА в двух городах (66,67%).