Введение к работе
кандидат медицинских наук С. Н. Белогородцев
Актуальность проблемы. Полость носа (начальный отдел респираторного тракта) – первичный фильтр для вдыхаемого воздуха, содержащего аллергены и/или не иммунологические активаторы, являющиеся причиной развития аллергического воспаления. По данным различных исследований, аллергическим риносинуситом (АРС) страдает 10-30% населения планеты (M. Rachmiel et al., 2006; T. Shirai et al., 2006; E.B. Kern et al., 2007; W. Chen et al., 2009; Г.З. Пискунов, 2009). Существующие классификации АРС в большинстве своем противоречивы, смешивающие этиологические, патогенетические, морфологические и клинические подходы, что затрудняет их практическое применение. Понятие АРС собирательное, отражающее как самостоятельную нозологическую форму, так и псевдоаллергический синдром, объединенный общностью диагностических критериев со стороны носа и его придаточных пазух, но различающихся по этиологии и патогенезу (С.В. Смирнова, 1998; В.И. Пыцкий и соавт., 1999). При этом если истинная аллергия является специфическим (иммунологическим) процессом, то в основе развития псевдоаллергии лежат неспецифические (не иммунологические) механизмы, вовлекающие в патологический процесс те же органы-мишени, что и при истинной аллергии, но без предварительной сенсибилизации организма (отсутствие иммунологической стадии) – «аллергия без иммунологии» (А.Д.Адо, 1983). Иммунологическая стадия является основным пусковым механизмом истинного аллергического риносинусита (ИАРС), после которой развивается ряд изменений, связанных с высвобождением медиаторов воспаления (патохимическая стадия) и их действием на различные органы и ткани, приводящих к их повреждению и развитию клинических проявлений заболевания (патофизиологическая стадия). Можно предположить, что иммунопатологической основой запуска ИАРС, может быть любой из четырех классических типов аллергических реакций (P. Gell & R. Coombs, 1968). Следовательно, изучение иммунореактивности при аллергическом риносинусите, требует дифференцированного подхода с учетом специфических и неспецифических механизмов аллергических реакций.
Иммунный ответ при аллергии сопровождается повреждением собственных тканей организма, а характер аллергического воспаления во многом определяется причиной, вызвавшей его. Инициация иммунного ответа индуцируется цитокиновым профилем, влияющим и определяющим тип иммунного реагирования (А.И. Аутеншлюс и др., 2008; В.А. Козлов и др., 2009). Цитокины выполняют роль универсальных регуляторов межклеточных взаимодействий: регуляцию иммунных реакций, процессов пролиферации, миграции и дифференцировки клеток, координации функционирования иммунной системы. В основе развития аллергической реакции лежит комплекс иммунопатологических механизмов, приводящих к избыточной продукции антител или пролиферации Т-лимфоцитов. Многочисленные клинико-иммунологические исследования подтвердили, что системное аллергическое воспаление в основном обусловлено дисбалансом между Th1- и Th2-лимфоцитами, гиперпродукцией ИЛ-4, активацией эозинофилов, тучных клеток и др. На данный момент внутриклеточная экспрессия ИФН- и ИЛ-4 является наиболее достоверными маркерами Th1- и Th2-клеток, соответственно. Формирование этих двух типов клеток из «наивных» CD4+-лимфоцитов (Th0) зависит от сочетания некоторых факторов: тип и доза антигена, природа антигенпредставляющих клеток, контактные взаимодействия, растворимые факторы (цитокины). Активация Th1-лимфоцитов, секретирующих ИЛ-2 и ИФН-, ведет к стимуляции, главным образом, функций Т-лимфоцитов и макрофагов и развитию клеточного типа иммунного ответа, тогда как синтез Тh2-клеток, в основном через ИЛ-4 и ИЛ-6, стимулирует преимущественно гуморальное звено иммунной системы (S.L. Seneviratne et al., 2006; A. Matsuda et al., 2007; В.А. Козлов и др., 2009; Р.М. Хаитов и др., 2010; А.А. Ярилин, 2010).
На сегодняшний день, установлено, что функциональные свойства лимфоцитов, например, такие как дифференцировка, пролиферация, синтез рецепторов и цитокинов тесно связаны с активностью внутриклеточных ферментов (P. Diaz Vivancos et al., 2010; А.А. Савченко и др., 2012). Клетки иммунной системы имеют богатый набор рецепторов, что делает их высокочувствительными к разнообразным нарушениям системы гомеостаза организма. Индикаторами внутриклеточного метаболизма являются НАД(Ф)-зависимые дегидрогеназы, в связи с тем, что, во-первых, основными переносчиками электронов в клетках являются пиридиновые нуклеотиды, а отсюда – активное участие оксидоредуктаз в биоэнергетических процессах; во-вторых, НАД(Ф)-зависимые дегидрогеназы, участвуя в направленной координации сопряженных метаболических потоков, в значительной степени обусловливают адаптивные изменения клеточного обмена веществ (N. De Holone et al., 2000; Л.М. Куртасова и др., 2003; M. Bulbul и др., 2008). Следовательно, одним из перспективных направлений, позволяющих охарактеризовать нарушение иммунореактивности при аллергическом воспалении, является изучение внутриклеточного метаболизма клеток иммунной системы.
Функциональное состояние фагоцитирующих клеток можно охарактеризовать через уровень «респираторного взрыва», при котором наблюдается резкое увеличение потребления кислорода за счет преобразования его в активные формы. Способность нейтрофильных гранулоцитов образовывать нужное количество активных форм кислорода (АФК) может служить прогностическим признаком для оценки дальнейшего хода воспалительного процесса, а уровень ответа на индуктор «респираторного взрыва» может характеризовать активность защитных сил организма. При стимуляции нейтрофилов происходит увеличение потребления кислорода, усиление окисления глюкозы в пентозофосфатном цикле (ПФП), и как результат этого – продукция АФК, обладающих бактерицидным действием (О.Ю. Филатов, 1999; М. Graf et al., 2001; F. Н. Igney et al.,2004; Н.А. Маянский и др., 2004; И.Н. Швыдченко, и др., 2005; Н.Г. Плехова и др., 2006; Л.М. Куртасова и др., 2006; Б.В. Пинегин и др., 2007; Е.Г. Моисеева и др., 2007).
Естественная микрофлора человека играет важную пусковую роль в механизме формирования иммунитета и неспецифических защитных реакций организма человека. Существует связь аллергических заболеваний с персистированием отдельных представителей условно-патогенной микрофлоры (Streptococcus spp., Staphylococcus spp., Nesseria spp.). Наличие дисбактериоза ведет к нарушению функционального состояния иммунной системы. Тип иммунного реагирования зависит от изменения микробного пейзажа – степени и характера дисбактериоза (А.В. Семенов, 2006; А.Б. Туровский, 2008; В.Г. Мельников, 2010). Естественно, при аллергическом риносинусите персистирующая условно-патогенная бактериальная микрофлора может модифицировать патогенетические механизмы заболевания и служить основой формирования хронического аллергического воспаления.
Проведение комплексного исследования, включающего изучение функционального состояния иммунной системы, активности окислительно-восстановительных ферментов лимфоцитов и нейтрофильных гранулоцитов крови, а также микробиоценоза слизистой оболочки носа в зависимости от генеза аллергического воспаления, позволит не только получить новые сведения о патогенезе аллергических риносинуситов, но и разработать новые патогенетически обоснованные методы дифференциальной диагностики и прогноза заболевания.
Цель работы:
На основании изучения функциональной и метаболической активности клеток иммунной системы, микробиоценоза слизистой оболочки носа, доказать гетерогенность аллергического риносинусита и выделить его патогенетические типы с целью оптимизации дифференциальной диагностики.
Задачи исследования:
-
Оценить состояние гуморального и клеточного звеньев иммунитета при аллергических риносинуситах в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа.
-
Изучить роль цитокиновой регуляции межклеточных взаимодействий при риносинуситах в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергической реакции.
-
Определить активность НАД- и НАДФ-зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах крови при риносинуситах в зависимости от формы и типа аллергической реакции.
-
Исследовать функциональную активность нейтрофильных гранулоцитов крови при аллергических риносинуситах в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа.
-
Изучить микробиоценоз слизистой оболочки носа при аллергических риносинуситах с учетом патогенетических форм.
-
Выявить характер взаимосвязи микробиоценоза слизистой оболочки носа с уровнем иммунологической реактивности и внутриклеточным метаболизмом клеток иммунной системы при риносинуситах в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергической реакции.
Научная новизна
Выявлен разнонаправленный дисбаланс соотношения Т-хелперов в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергического риносинусита: при истинной аллергии (атопический, цитотоксический и иммунокомплексный типы) наблюдается сдвиг Т-хелперных клонов в сторону активации Th2-лимфоцитов и сопровождается повышением концентрации ИЛ-4 и ИЛ-6; для псевдоаллергического воспаления (полипозный РС) и гиперчувствительности замедленного типа характерен дисбаланс Т-хелперов в сторону Th1-типа и повышение концентрации ИФН- и ИЛ-2.
Впервые установлено, что метаболическая активность лимфоцитов крови при аллергических риносинуситах характеризуется нарушением равновесия энергетических и пластических процессов, происходящих на фоне дисфункции иммунной системы. При истинной аллергии отмечается усиление пластических процессов, интенсификация липидного катаболизма и увеличение скорости как анаэробного, так и аэробного окисления. При цитотоксическом типе риносинусита активируются гликолитические процессы и анаболизм липидов, приводящие к повышению энергетики лимфоцитов. Иммунокомплексный тип характеризуется повышением липидного анаболизма и азотного обмена, при снижении синтеза аминокислот, а также активацией малат-аспартатно-водородного шунта митохондрий. Гиперчувствительность замедленного типа истинного аллергического риносинусита сопровождается угнетением пластических процессов и повышением энергетики клетки за счет интенсификации цикла трикарбоновых кислот. Псевдоаллергия (полипозный РС) характеризуется интенсификацией аэробных процессов и липидного анаболизма при снижении анаэробных процессов и аминокислотного обмена.
Впервые выявлены разнонаправленные изменения функциональной и метаболической активности нейтрофильных гранулоцитов при риносинуситах истинного и псевдоаллергического генеза, как при суммарной хемилюминесценции, так и при образовании отдельно супероксидного аниона. Дополнительная стимуляция «дыхательного взрыва» опсонизированным зимозаном и бактериями рода Staphylococcus показывает различные резервные метаболические возможности нейтрофильных гранулоцитов в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергического риносинусита.
Впервые установлено, что характер нарушения микробного пейзажа слизистой оболочки носа зависит от патогенетической формы риносинусита и определяется иммунологическими и метаболическими особенностями лимфоцитов и нейтрофильных гранулоцитов.
Микробный пейзаж различается по составу в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергического риносинусита, что обусловлено различными патогенетическими механизмами аллергического воспаления. При истинном аллергическом риносинусите наблюдается увеличение количества штаммов S.aureus, S.epidermidis, S.haemolyticus. Для всех иммунопатологических типов истинного аллергического риносинусита выявлено увеличение количества стафилококков, при атопии обнаружено повышение КОЕ штаммов S.aureus, S.epidermidis, S.haemolyticus. При цитотоксическом и иммунокомплексном типах наблюдается рост стрептококковой микрофлоры и штаммов M.catаrrhalis, а для гиперчувствительности замедленного типа характерно увеличение количества микрококков относительно атопии и контроля. Псевдоаллергический риносинусит (полипозный РС) характеризуется увеличением количества высоковирулентных стафилококков, стрептококков, энтеробактерий и нейссерий.
Установленные различия в иммунологической реактивности клеток иммунной системы показывают гетерогенность аллергического риносинусита и доказывают необходимость выделения патогенетических форм и иммунопатологических типов.
Теоретическая и практическая значимость
Теоретическая значимость работы состоит в углублении знаний об иммунопатогенезе аллергического риносинусита на основании изучения иммунного статуса, метаболической активности лимфоцитов и нейтрофилов крови и микробиоценоза слизистой оболочки носа. Результаты, полученные при комплексном исследовании, дополняют представления об общих (типовых) и характерных патогенетических особенностях в зависимости в зависимости от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергического риносинусита.
Практическая значимость работы состоит в том, что полученные результаты свидетельствуют о гетерогенности аллергического риносинусита и в качестве дифференциально-диагностических маркеров можно рекомендовать оценку показателей, отражающих приоритетную направленность иммунного ответа и метаболическую активность клеток иммунной системы.
В результате проведенных исследований получены новые данные о закономерностях изменений функциональной и метаболической активности лимфоцитов и нейтрофильных гранулоцитов в зависимости от генеза аллергического воспаления, что расширяет и углубляет фундаментальные представления об иммунопатогенезе аллергического риносинусита.
Высокая информативность показателей активности НАД- и НАДФ- зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах и нейтрофильных гранулоцитах, а также функциональная активность нейтрофильных гранулоцитов крови позволили разработать способы прогноза бактериальных осложнений риносинуситов (пат. №№ RU2438134 C1; RU2431837 C2).
Результаты проведенных исследований внедрены в учебный процесс кафедр «клинической иммунологии» и «физиологии» ГБОУ ВПО «Красноярского государственного медицинского университета им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Минздрава России, кафедрах «медицинской биологии» и «биотехнологии» ИФБиБТ ФГАОУ ВПО «Сибирского федерального университета», а также в клинику ФГБУ «НИИ медицинских проблем Севера» СО РАМН.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Иммунологическая реактивность при аллергическом риносинусите зависит от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергической реакции и проявляется разнонаправленным дисбалансом Т-хелперов и цитокиновой регуляции межклеточных взаимодействий: при атопическом, цитотоксическом и иммунокомплексном типах – девиация в сторону Тh2-лимфоцитов, при псевдоаллергии (полипозный РС) и гиперчувствительности замедленного типа – Тh1-клеток.
-
Активность внутриклеточных ферментов в лимфоцитах крови при аллергическом риносинусите зависит от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергической реакции и характеризуется нарушением равновесия энергетических и пластических процессов происходящих на фоне дисфункции иммунной системы: при атопическом, цитотоксическом и иммунокомплексном типах – активация пластических процессов и при псевдоаллергии (полипозный РС) и гиперчувствительности замедленного типа – повышение энергетических процессов.
-
Функциональная активность нейтрофильных гранулоцитов при аллергическом риносинусите зависит от патогенетической формы и иммунопатологического типа аллергической реакции и определяется особенностями их метаболического статуса: при атопии – снижение активности НАДФН-оксидазы за счет низкого уровня пластических процессов, при псевдоаллергии (полипозный РС) – повышение уровня выработки супероксидного аниона.
-
Микробный пейзаж слизистой оболочки носа при аллергическом риносинусите зависит от патогенетической формы аллергии и характеризуется дисбиотическими нарушениями видового состава бактериальной микрофлоры: при истинной аллергии – увеличением количества стафилококков, при псевдоаллергии (полипозный РС) – увеличением количества стафилококков, стрептококков и энтеробактерий.
-
Характер взаимосвязей микробиоценоза слизистой оболочки носа с параметрами функциональной и метаболической активности лимфоцитов и нейтрофильных гранулоцитов доказывает гетерогенность аллергического риносинусита и обосновывает выделение его патогенетических форм и иммунопатологических типов.
Апробация материалов диссертации
Основные результаты диссертации представлены на 5-й Всероссийской научно-практической конференции «Наука и практика в оториноларингологии» (Москва, 2006); на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 30-летнему юбилею НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН и 25-летнему юбилею НИИ клинической иммунологии СО РАМН «Дни иммунологии в Сибири» (Красноярск, 2006); на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Дни иммунологии в Сибири (Томск, 2009; Красноярск 2010; Иркутск 2012); на итоговой научно-практической конференции с международным участием «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири» (Красноярск, 2009, 2010, 2011, 2012), на Всероссийских Форумах с международным участием имени академика В.И.Иоффе «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2007, 2008, 2009, 2011); на X международном конгрессе «Современные проблемы аллергологии, иммунологии и иммунофармакологии» посвященные 100-летию со дня рождения академика АМН А.Д. Адо (Казань, 2009); на 3 Международном конгрессе по респираторной поддержке (Красноярск, 2009); на19th ERS Annual Congress (Vienna, Austria, 2009); на научно-практической конференции Российского общества ринологов (Курск, 2009; Ярославль, 2010); на 4-й Международной научной конференции молодых ученых-медиков (Курск, 2010); на 7-м Сибирском съезде физиологов (Красноярск, 2012), 15th International congress on Circumpolar Health Fairbanks (Alaska, USA, 2012).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 108 печатных работ из них 24 статьи в журналах рекомендованных ВАК для докторских диссертаций и 1 монография; получено 3 патента на изобретение.
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 328 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы, содержащей результаты собственных исследований и их обсуждение, заключения и выводов. Работа иллюстрирована 80 рисунками и 37 таблицами. Список литературы содержит 226 отечественных и 104 иностранных источников.
Личный вклад
Все исследования, формирование базы данных, статистическая обработка полученных результатов, а также написание диссертации, статей и монографии проведены лично автором.
Похожие диссертации на Функциональная и метаболическая активность клеток иммунной системы в патогенезе аллергического риносинусита
