Введение к работе
Актуальность проблемы. По данным крупномасштабных эпидемиологических исследований, одними из самых распространенных хронических неинфекционных заболеваний детского возраста являются болезни, объединяемые в группу атопических: бронхиальная астма (БА), атопический дерматит (АД), пол-линоз, круглогодичные и приступообразные формы аллергического ринита и конъюнктивита (Гавалов СМ., Кондюрина Е.Г., 1999; Черняк Б.А., 1999; Бала-болкин И.И, 2000; «Worldwide variation in prevalence of symptoms of asthma, allergic rhinoconjunctivitis and eczema: ISAAC»,1998). Повсеместно отмечается увеличение распространенности атопических заболеваний, причем достоверные причины роста первичной заболеваемости указанными болезнями остаются неизвестными (Огородова Л.М., Астафьева Н.Г., 2001). Последние годы отмечены тревожной тенденцией роста смертности от БА у детей и взрослых (Огородова Л.М., 2001; Чучалин А.Г., 2001).
Несмотря.на значительные успехи, достигнутые в лечении этих заболеваний за последнее десятилетие, благодаря пересмотру концепции их патогенеза, созданию новых классификаций, методов оценки персистирующего аллергического воспаления, возможности терапевтических схем все еще остаются ограниченными, по существу патогенетическими, не претендуя на излечение заболевания (Смирнова Г.И., 1998; Геппе Н.А. с соавт., 1999; Ревякина В.А., 1999; Georgitis J.W., 1999). Во многом такая ситуация обусловлена отсутствием полной картины патогенеза атопических болезней и исчерпывающих данных о первичных наследуемых биологических дефектах, приводящих к возникновению и хро-низации аллергического воспаления, хотя участие полигенных наследуемых факторов в механизмах формирования различных атонических заболеваний не вызывает сомнения (Федосеев Г.Б. с соавт., 2001).
Наиболее значимым эндогенным компонентом патогенеза (первичным биологическим дефектом) БА, АД, поллиноза является атопическая аномалия конституции (атопия) - генетически обусловленная склонность организма к гиперпродукции специфического IgE в ответ на контакт с широко распространенными экзоаллергенами (Национальная программа «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика», 1997; Научно-практическая программа «Атопический дерматит у детей: диагностика, лечение и профилактика», 2000; Haby М.М. et al., 2001). С другой стороны, известно, что атопия, как иммунобиологический феномен, чрезвычайно широко распространена в популяции - по данным разных исследований, от 30% до 50% (Бронхиальная астма. Глобальная стратегия., 1996; Огородова Л.М., 2001). В то же время, распространенность атопических заболеваний, то есть клинической манифестации атопии, значительно ниже. Факт возможности гиперпродукции IgE, как иммунного дефекта, без наличия клинических проявлений определяет вероятность наличия суммы других патогенетических факторов, приводящих к реализации иммунологических наруше-
ний. В этой связи, внимание многих исследователей, занимающихся проблемой аллергических заболеваний, привлекло изучение структуры и функции плазматической мембраны клетки.
В 1983 году Ю.Е. Вельтищевым и О.Б. Святкиной указывалось, что изменения липидного спектра мембран и следующее за этим нарушение мембрано-рецепторной функции, является изначальной причиной формирования атопической аллергии у детей. С.С. Жихаревым и В.Н. Минеевым с соавт. (1989) постулировано положение об атопической БА, как патологии мембрано-рецепторного комплекса, с наличием генетически запрограммированного адренергического дисбаланса, обусловленного изменениями мембрано-рецепторного комплекса, что сопровождается снижением мембранного холестерина, повышением жидко-стности мембран эритроцитов, микроцитозом (Минеев В.Н., 2001).
При наличии манифестного атопического заболевания закономерно обнаруживаются изменения в структуре липидного матрикса мембран: нарушения соотношения основных липидных компонентов - холестерина и отдельных фосфо-липидов (Джунелов А.Б. с соавт., 1991), признаки активации мембранных фосфо-липаз и процессов перекисного окисления липидов, характерные особенности спектра полиненасыщенных жирных кислот (Святкина О.Б., Погомий Н.Н с соавт., 1989; Yu G., Kjellman N.I., Bjorksten В., 1996). Некоторые из указанных изменений в организации липидного бислоя имеют признаки конституциональной, наследуемой природы возникновения (Galli Е., Picardo М., Chini L. et al., 1994).
Однако несмотря на значительный рост публикаций, посвященный изучению участия клеточных мембран в патогенезе атопических заболеваний, проблема далека от своего окончательного разрешения. Так, например;
не выясненным остается соотношение конституциональных и приобретенных особенностей структуры мембраны;
не определено взаимоотношение особенностей клеточных мембран, характерных для всех атопических болезней, отдельных нозологических форм и их острофазовых изменений;
недостаточное внимание уделяется поиску системных, однотипно характерных для многих клеток, особенностей плазматической мембраны;
совершенно недостаточно исследованы интегральные биофизические характеристики мембран - основная часть исследований посвящена изучению спектра липидов и жирных кислот в мембранах;
не определено диагностическое и прогностическое значение структурно-функционального состояния плазматических мембран, что затрудняет возможности коррекции предполагаемых мембранопатологических изменений.
Вышесказанное определяет безусловную актуальность, перспективность и возможную практическую значимость научного поиска особенностей структурно-функционального состояния плазматических мембран при атопических заболеваниях у детей, как дополнительных эндогенных наследуемых факторов патогенеза этих распространенных заболеваний детского возраста.
Исходя из научно-практической значимости указанной проблемы, в настоящей работе поставлена следующая ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:
Выявить особенности молекулярной организации плазматических мембран клеток крови при атопических заболеваниях у детей и определить их клинико-патогенетическую роль при различных нозологических формах клинически манифестной атопии, взаимосвязь с тяжестью болезни, фазовую динамику и возможность наследования в структуре атопической аномалии конституции.
Цель работы предопределила следующие ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:
-
Провести комплексный анализ клинико-анамнестических данных у детей, страдающих атопическими заболеваниями (бронхиальной астмой, атопиче-ским дерматитом, поллинозом) с выделением наиболее информативных критериев атопической аномалии конституции и триггерных (внешнесредовых) факторов, способствующих клинической манифестации болезни.
-
Изучить структурно-функциональное состояние плазматических мембран эритроцитов и лимфоцитов периферической крови методом флюоресцентного зондирования у детей, имеющих различные нозологические формы атопической болезни, их фазовую динамику и зависимость от тяжести заболевания. Провести сопоставление данных о структуре и функции плазматических мембран у детей с клинически манифестной атопией и здоровых детей с атопической аномалией конституции.
-
На основе анализа спектра липидов плазмы крови, мембран эритроцитов и лимфоцитов периферической крови и спектра жирных кислот мембран эритроцитов выявить особенности липидного обмена в плазматических мембранах клеток в различные фазы и при различной степени тяжести атопических заболеваний, а также у здоровых детей с атопической аномалией конституции.
-
Изучить возможность наследования выявленных особенностей строения плазматических мембран путем определения интегральных биофизических характеристик мембран эритроцитов у здоровых родителей детей, страдающих атопическими заболеваниями.
-
Выявить маркерные для атопической аномалии конституции, отдельных нозологических форм манифестных атопических заболеваний и степени активности персистирующего аллергического воспаления особенности структуры и функции плазматических мембран с выделением характерных мембранопатоло-гических синдромов.
-
Определить диагностическую информативность (чувствительность и специфичность) отдельных биохимических и биофизических параметров строения мембран для атопических заболеваний в целом и отдельных нозологических форм с учетом анамнестических данных и маркерных параметров структуры и функции плазматической мембраны.
-
Провести анализ эффективности базисной противовоспалительной терапии при бронхиальной астме различной степени тяжести у детей в зависимости
от вида и выраженности изменений структурно-функциональной организации плазматических мембран и изучить возможность прогнозирования на их основе успешности различных схем лечения. Разработать оптимальную схему использования ингаляционных кортикостероидов при бронхиальной астме у детей с учетом выявленных особенностей структуры клеточных мембран.
Научная новизна результатов исследования.
Научная новизна и теоретическая ценность выполненного исследования заключается в обосновании и фактическом подтверждении концепции наличия наследуемых системных особенностей строения плазматических мембран, которые являются важным неиммунным фактором возникновения и хронизации пер-систирующего аллергического воспаления при атопических болезнях у детей, выявлении патогенетической роли молекулярной модификации мембран при различных клинических проявлениях атопии.
Впервые на моделях мембран эритроцитов и лимфоцитов с помощью высокоинформативного метода флюоресцентного зондирования и анализа их липид-ного спектра установлены особенности структуры и функции плазматической мембраны, характерные как для атопического состояния в целом, так и для отдельных нозологических форм. Выявлен принципиально важный факт клеточной универсальности (системности) мембранных нарушений, что позволяет экстраполировать полученные данные на другие типы мембранных структур организма.
Впервые на основе систематизации признаков нарушения молекулярной структуры мембраны выделены три характерных для атопических заболеваний мембранопатологических синдрома:
-
Синдром наследуемых конституционально обусловленных особенностей структуры и функции плазматических мембран, характерный для всей группы атопических болезней вне зависимости от тканевого плацдарма реализации IgE-зависимого аллергического воспаления;
-
Синдром нозологически обусловленных особенностей организации клеточных мембран, предрасполагающих либо сопутствующих отдельным нозологическим формам атопии в зависимости от тканевой специфичности аллергического процесса;
-
Синдром мембранопатологического отражения степени активности аллергического воспаления.
Впервые для оценки конституциональных особенностей структуры и функции мембран применен методический подход с выделением группы здоровых детей с наличием в анамнезе чувствительного и специфичного маркера атопической аномалии конституции - атопического дерматита грудного ребенка (АДГР). Проведено сопоставление биофизических характеристик структуры мембраны у больных детей и их ближайших родственников (родителей), на основании чего показана возможность наследуемого характера мембранных нарушений у детей с различными клиническими проявлениями атопии.
Впервые показано, что наиболее однородной в плане вовлеченности в патогенез заболевания мембранопатологического компонента, ассоциированного с атопией, является БА средней степени тяжести, так как именно в этой группе с наибольшей частотой встречались интегральные клинические маркеры атопии и наиболее выраженными были нарушения молекулярной структуры плазматической мембраны, характерные как для всей группы атопических заболеваний, так и для респираторной аллергии. Установлено, что роль структурно-функционального состояния плазматических мембран в патогенезе АД у детей значительно меньше в сравнении с больными респираторной аллергией.
Впервые определены чувствительность и специфичность выделенных мем-бранопатологических маркеров для атопических заболеваний, что дает возможность их использования в прогнозировании течения болезни, оценке эффективности мембранотропной терапии, первичной и вторичной профилактике этих распространенных болезней. С помощью открытого рандомизированного исследования доказана равная клиническая эффективность постоянного и альтернирующего режимов использования ингаляционных глюкокортикоидов при бронхиальной астме средней степени тяжести у детей.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Механизмы формирования атопических заболеваний у детей включают конституционально обусловленное звено на уровне клеточной мембраны, маркерами которого являются признаки низкой погруженности протеинов в липидный бислой, конформация молекул периферических белков, высокая подвижность поверхностно расположенных структур и снижение мембраносвязанного холестерина.
-
Различные клинические варианты течения атопической болезни у детей имеют общие и нозоспецифические особенности вовлечения мембранных структур в патогенез заболевания. Для группы респираторных атопических заболеваний отличительными особенностями мембранопатий являются признаки активации фосфолиполиза, что проявляется снижением уровня фосфолипидов, накоплением свободных жирных кислот и лизофосфатидилхолина, повышением отношения шб/юЗ жирных кислот и высокой проницаемостью клеточных мембран для каналообразующих зондов. Нозоспецифичным для атопического дерматита является снижение структурной упорядоченности липидного бислоя мембран лимфоцитов, более выраженное при обострении заболевания.
-
Степень активности аллергического воспаления при атопических заболеваниях у детей на уровне клеточной мембраны находит отражение в изменении содержания структурных мембранных липйдов (суммарных фосфолипидов, лизофосфатидилхолина, свободных жирных кислот) и микровязкости в глубине липидного бислоя, имеющих различную направленность, как для отдельных нозологических форм, так и для разных клеточных линий.
4. Альтернирующая схема применения ингаляционных кортикостероидов у детей с бронхиальной астмой средней степени тяжести не уступает по эффективности их постоянному приему, одновременно снижая суммарное количество использованного препарата.
Практическая значимость исследования:
Результаты проведенного исследования дают возможность разработки первичной профилактики атопических болезней у детей, что определяется ранним выявлением доклинических состояний у предрасположенных лиц с формированием индивидуальных рекомендаций по предупреждению перехода из состояния скрытых биологических дефектов в состояние клинической манифестации болезни.
Анализ клинических и анамнестических особенностей заболевания у детей, страдающих БА, АД и поллинозом, позволил выделить ряд клинических маркеров, информативных, как в отношении атопического заболевания в целом, так и для отдельных нозологических форм. Показана высокая информативность клинических особенностей течения АДГР для полиорганных атопических заболеваний и группы респираторной аллергии.
Проведенное комплексное изучение структуры и функции плазматических мембран с выделением характерных мембранопатологических синдромов создали весомые предпосылки для использования выявленных изменений на уровне клеточной мембраны непосредственно в клинической практике. В практическом здравоохранении предложено использовать оценку степени выраженности кон-формационых изменений в области белок-липидного взаимодействия в мембране лимфоцитов как маркер вероятного нестабильного течением БА у детей при стандартной базисной терапии.
Сопоставление мембранных маркеров выраженности персистирующего аллергического воспаления с клиническими данными недостаточной эффективности стандартной базисной терапии легло в основу обоснования альтернирующей (прерывистой) схемы использования ингаляционных кортикостероидов (ИКС), позволяющей избежать возможного истощения цитозольных рецепторов к стероидам при постоянном (ежедневном) приеме ИКС при БА у детей. Проведенное открытое рандомизированное исследование показало, что альтернирующая схема использования ИКС при БА средней степени тяжести у детей не уступает по эффективности постоянному приему ИКС и может быть использована в качестве «шага вниз» при длительной базисной терапии заболевания.
Разработано два новых метода оценки структурно-функционального состояния клеточных мембран (способ интегральной оценки белок-липидного взаимодействия в мембране эритроцита и способ количественной оценки прямого мембранотропного действия глюкокортикоидов на плазматическую мембрану клетки), что может использоваться для оценки мембранных нарушений при различных патологических процессах.
Результаты исследований могут быть рекомендованы для включения в методические разработки циклов усовершенствования аллергологов, пульмонологов, дерматологов.
Диссертация выполнена по приоритетным научным направлениям Государственной Программы «Здоровье человека России», федеральной целевой программы «Дети Севера» и региональной программы «Здоровье человека Сибири». Исследование проведено при финансовой поддержке Красноярского Краевого Фонда науки (конкурсные гранты 1996, 1998 и 1999 гг.). По результатам исследования опубликованы 1 методические рекомендации, получены 2 приоритетные справки на изобретения и 1 положительное решение на выдачу патента РФ.
Внедрение результатов исследования:
Результаты проведенных исследований внедрены в практическую работу клиники Научно-исследовательского института медицинских проблем Севера СО РАМН, детских отделений Краевого легочно-аллергологического центра при Краевой клинической больнице № 1 (Красноярск), детской поликлиники Дорожной больницы станции Красноярск, в учебный процесс кафедры педиатрии № 2, кафедры педиатрии лечебного факультета, кафедры кожных и венерических болезней Красноярской государственной медицинской академии.
Апробация материалов диссертации.
Материалы работы были представлены на итоговых научных конференции Института медицинских проблем Севера СО РАМН (Красноярск, 1996, 1997, 1999, 2000); Научной конференции «Проблемы экологии человека на Севере» (Красноярск, 1996); 7-м Всероссийском симпозиуме «Коррекция гомеостаза» (Красноярск, 1996); 6-м, 8-м, 9-м, 10-м, 11-м Национальных Конгрессах по болезням органов дыхания (Новосибирск, 1996; Москва, 1998; Москва, 1999; С-Петербург, 2000; Москва, 2001); 15-м Всемирном Конгрессе по астмологии (Монтпелье, Франция, 1996); 19-м Конгрессе по аллергологии северных стран (Хельсинки, Финляндия 1996); 1-м Конгрессе по пульмонологии Словении; 9-м Конгрессе по пульмонологии стран Адриатики (Голник, Словения, 1996); Международной конференции «Гомеостаз и инфекционный процесс» (Саратов, 1996); Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 30-летию Красноярского легочно-аллергологического центра (Красноярск, 1997); Научной конференции «Экологические аспекты здоровья детей в условиях Сибири и Крайнего Севера» (Красноярск, 1997); 6-м Российско-Японском медицинском симпозиуме (Хабаровск, 1998); 8-м съезде педиатров России, (Москва 1998); 5-м Конгрессе педиатров России «Здоровый ребенок» (Москва, 1999); Всероссийской научно-практической конференции «Аллергические болезни у детей» (Москва, 1998); 15-м Всемирном Конгрессе по Астме (Буэнос-Айрес, Аргентина, 1999); Ежегодном Конгрессе Европейской Респираторной Ассоциации (Мадрид, Испания, 1999); 3-й Дальневосточной региональной конференции с всероссийским участием «Новые научные технологии в Дальневосточном
регионе» (Благовещенск, 1999); 2-м и 3-м Конгрессах специалистов клинической лабораторной диагностики (Москва, 2000, 2001); Всероссийской научной конференции с международным участием «Север-человек: проблемы сохранения здоровья» (Красноярск, 2001); 4-м Конгрессе Российской Ассоциации Аллергологов и Клинических иммунологов (Москва, 2001).
Публикации.
По основным научным результатам исследования опубликованы 42 печатные работы, в том числе б публикаций в рецензируемых журналах, 6 в зарубежной печати, получены 2 приоритетные справки на изобретения и 1 положительное решение на выдачу патента.
Объем и структура диссертации.
Диссертация содержит 310 страниц машинописного т екста, 22 таблицы и 31 рисунок, состоит из введения, обзора литературы, 7 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Список использованной литературы включает 526 источников, в том числе 300 отечественных и 226 зарубежных авторов.
