Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1. Экологические и социальные факторы развития аллергических заболеваний 12
1.2. Взаимосвязь аллергии и ожирения у детей. 14
1.3. Ожирение и биомаркеры неспецифического воспаления . 19
1.4. Жировая ткань как иммунологический орган. 23
Глава 2. Материалы и методы 29
2.1 Общая характеристика детей с аллергическими заболеваниями, включенных в исследование. 29
2.2 Биологический материал 29
2.3 Характеристика включенных в анализ клинико-лабораторных показателей обследования пациентов . 29
2.4 иммунологические методы исследования. 31
2.5 статистические методы исследования 32
Глава 3. Собственные исследования 35
3.1 Клиническая характеристика детей с аллергическими заболеваниями, включенных в исследование. 35
3.2 Выявление избыточной массы тела и ожирения у детей с аллергическими заболеваниями .
3.2.1 Связь избыточной массы тела и ожирения с возрастом и полом. 38
3.2.2 Связь избыточной массы тела и ожирения с клиническими проявлениями аллергических заболеваний.
3.3 Оценка иммунологических показателей у детей с аллергическими заболеваниями и различной массой тела . 42
3.4 Определение лептина и биомаркеров воспаления у детей с аллергическими заболеваниями и ожирением. 51
Глава 4. Заключение 59
Выводы 72
Список литературы 74
- Ожирение и биомаркеры неспецифического воспаления
- Характеристика включенных в анализ клинико-лабораторных показателей обследования пациентов
- Выявление избыточной массы тела и ожирения у детей с аллергическими заболеваниями
- Оценка иммунологических показателей у детей с аллергическими заболеваниями и различной массой тела
Ожирение и биомаркеры неспецифического воспаления
Эпидемиологическими исследованиями было выявлено, что в последние два десятилетия среди больных аллергией значительно выросла доля лиц с избыточной массой тела. Ожирение и избыточный вес стали одной из основных проблем общественного здравоохранения не только в промышленно развитых, но и в развивающихся странах, так как заболеваемость и смертность в них значительно повысились у лиц с ожирением [73]. Было выявлено, что до 65% взрослого населения США имеют ожирение или избыточный вес, в Испании ожирение имеют около 15% населения, а избыточный вес - 39%, и эти цифры продолжают постепенно увеличиваться в последние годы. Во многих исследованиях в развитых странах рассматривается взаимоотношение между астмой и такими факторами, как изменения в диете и ожирение [69;68]. Хотя точная природа этой ассоциации до конца не выяснена, эпидемиологические данные наводят исследователей на мысль, что ожирение предшествует астме, увеличивает ее распространенность и тяжесть, а также может уменьшить эффективность препаратов, обычно используемых в ее лечении [61; 48]. Параллельно с увеличением распространенности ожирения у взрослых с каждым годом увеличивается число случаев ожирения у детей. По данным ВОЗ, в мире более 195 миллионов детей имеют избыточный вес и ожирение [14;109]. Глобальная распространенность избыточной массы тела и ожирения у детей увеличилась с 4,2% в 1990 году до 6,7% в 2010 году [116]. В 2012/2013 годах тяжелое ожирение (ИМТ UK90 99.6th перцентиль) было выявлено у 1,9% девочек и 2,3% мальчиков в возрасте 4-5 лет и у 2,9% девочек и у 3,9% мальчиков в возрасте от 10 -11 лет в Англии. Распространенность тяжелого ожирения варьирует географически и более распространено среди детей из неблагополучных районов и среди черных этнических групп [122].
В целом ряде исследований показана ассоциация ожирения у детей с бронхиальной астмой или повышением риска развития астмы в будущем у детей с избыточным весом и ожирением [17; 83; 57;].
Роль ожирения как предиктора бронхиальной астмы обсуждается и анализируется в научной литературе [96]. Так, при исследовании 4719 детей, родившихся в 1966 году, было показано, что ожирение в возрасте 14 лет повышает риск развития астмы во взрослом возрасте. Дети с ожирением в 14 лет в 2 раза чаще приобретали астму к 31 году своей взрослой жизни, в сравнении с теми, кто не имел ожирения в детстве [145]. Эти результаты были также подтверждены в другом исследовании на 9828 детях в возрасте от 6 до 14 лет [47]. Наблюдение, проведенное над этой группой детей в течение 5 лет, позволило установить, что ожирение увеличивало риск развития астмы, и эта тенденция была особенно заметна у девочек, у которых был отмечен в 2,2 раза больший риск заболевания астмой в последующие годы по сравнению с мальчиками. Однако в другом исследовании с участием 3792 детей было выявлено, что избыточный вес и ожирение повышают риск возникновения бронхиальной астмы больше у мальчиков, чем у девочек [112]. При исследовании 4393 детей, не имеющих симптомов астмы в течение 1 и 2 года жизни, удалось обнаружить, что группа с повышенным ИМТ (выше 85 перцентилей) на момент отбора (в возрасте от одного до двух лет) имела в 2,4 раза больший риск последующего развития астмы к концу 14 летнего периода наблюдения, чем группа детей с первоначально низким ИМТ [50]. Связь между ожирением и астмой обнаружена при исследовании японских детей школьного возраста [38] и у корейских подростков [135].
В последующих работах подчеркивается, что особенно важно признание детского ожирения в качестве заболевания и его разрешительной роли в обострении и развитии других хронических заболеваний, в том числе сахарного диабета, артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца, жировой дистрофии печени, а также восприимчивости к болезни в более позднем возрасте. Важно отметить, что ожирение ускоряет прогрессирование атеросклероза уже у детей и молодых взрослых [41; 42].
Большое внимание также уделяется изучению влияния ожирения на формирование и течение аллергических заболеваний [43]. В то же время ряд исследователей считают, что связь между ожирением и атопией до сих пор окончательно не выяснена [73]. Во многих работах, анализирующих связь ожирения с бронхиальной астмой у взрослых и детей, показано, что ожирение более тесно связано с неатопической, чем атопической формой астмы [56; 53]. При обследовании 86144 канадцев в возрасте от 20 до 64 лет, проведенном в 2000-2001 годах, обнаружили более сильную ассоциацию ожирения у женщин с неаллергической астмой, чем у женщин с атопической формой астмы. Аналогичные данные были получены у мужчин с той лишь разницей, что у мужчин с аллергической астмой практически отсутствовала связь с ожирением [56].
При анализе материалов, полученных от 15454 участников медицинского обследования Европейским респираторным обществом, также не удалось выявить более высокий риск атопии у страдающих ожирением. Вес тела у мужчин и женщин не был ассоциирован ни с проявлениями поллиноза, ни с наличием высокого содержания общего IgE или специфических IgE-АТ к аллергенам из клещей домашней пыли, пыльцы трав, шерсти кошки [32]. Аналогичные данные были получены и при изучении характера ассоциации ожирения и атопии у детей [36]. В этих исследованиях, как и в предыдущих, проведенных теми же авторами, подтвердилась достоверная ассоциация ожирения с наличием астмы у детей и подростков, однако более высокой эта ассоциация была у детей без атопии.
При анализе данных, полученных у 48 китайских школьников, не удалось установить какой-либо взаимосвязи вообще между ожирением, астмой и атопией. При этом уровень содержания аллерген-специфических IgE не имел различий у детей с нормальной массой тела, избыточным весом и ожирением [35].
Характеристика включенных в анализ клинико-лабораторных показателей обследования пациентов
Лептин осуществляет различные иммунные и физиологические функции, участвует в ряде иммунных реакций. В частности установлено, что дефицит лептина ухудшает как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ, непосредственно регулируя активность и характер функций B и Т-клеток [93; 89].
Лептин индуцирует функциональные и морфологические изменения в человеческих дендритных клетках [90], модулирует фагоцитоз нейтрофилов при пневмонии [108], способствует хемотаксису и активации нейтрофилов [51], увеличивая экспрессию на клетках ранних маркеров активации CD69, CD25, CD71 [92]. Лептин оказывает существенное влияние и на свойства моноцитов при реализации их макрофагальной функции. В макрофагах лептин повышает их фагоцитарную функцию через активацию фосфолипазы и синтеза провоспалительных цитокинов, таких как ФНО- , ИЛ-6 и ИЛ-12 [103].
При этом увеличение концентрации лептина в сыворотке крови коррелирует со степенью выраженности молекул адгезии CD11b [102].
Лептин модулирует активацию Т-лимфоцитов человека и усиливает продукцию цитокинов, индуцированных субмаксимальной концентрацией фитогемагглютинина [81]. Он также оказывает существенное влияние на естественные клетки киллеры. Так, краткосрочная стимуляция лептином увеличивает секрецию ИФН-, экспрессию маркера активации CD69 и активирует цитотоксический лизис опухолевых клеток. Напротив, долгосрочная стимуляция лептином значительно снижает функцию NK-клеток и их клеточную пролиферацию [132]. Оказывая влияние на развитие и активацию NK-клеток, он способствует увеличению ИЛ-12 и снижению экспрессии ИЛ-15.
Показано также, что высокие уровни лептина у детей с астмой и ожирением способствуют поляризации Th1 иммунного ответа на фоне высокого уровня ИФН- [146]. При этом, активацию NK-клеток лептин опосредует путем продукции ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНО- моноцитами и макрофагами [91]. Таким образом, лептин играет существенную роль как во врожденном, так и приобретенном иммунитете [87].
Аналогичную роль выполняют не только продукты жизнедеятельности жировой ткани, но и сами клеточные элементы этой ткани – адипоциты, имеющие много общих свойств с макрофагами, клетками лимфоидной ткани, что, по-видимому, связано с происхождением их от общего предка клетки-предшественника [120].
Проявляется такая общность свойств тем, что макрофаги экспрессируют некоторые адипоцит-специфические генные продукты, а адипоциты выделяют макрофаг-специфические генные продукты, к примеру: ИЛ-6 или ФНО-. Такая общая генная экспрессия приводит к аналогичной функциональной активности обоих видов клеток. Примером может служить аккумуляция липидов макрофагами в атеросклеротических повреждениях или фагоцитарных полостях, экспонируемых адипоцитами по отношению к определенным патогенам, обнаруживая этим очевидную скоординированную активность адипоцитов и макрофагов в процессе врожденного иммунного ответа.
Подтверждением иммунной компетентности жировой ткани является обнаружение экспрессии функциональных рецепторов TLR (TLR2 и TLR4) на адипоцитах человека, полученных из подкожной жировой ткани [121].
Эти рецепторы широко представлены в таких клетках системы врожденного иммунитета, как макрофаги, дендритные, эпителиальные и эндотелиальные клетки, а также клетки паренхиматозной ткани органов [66]. На адипоцитах, выделенных из жировой ткани мышей, также обнаружено несколько рецепторов TLR (от TLR1 до TLR 9) [95; 119]. Есть несколько линий доказательств ответственности жировой ткани за врожденный и приобретенный иммунитет. Во-первых, адипоциты являются мощными производителями провоспалительных цитокинов (ИЛ-6 и ФНО), хемокинов, белков суперсемейства C1qTNF. Анализ кристаллической структуры адипонектина показал наличие структурных и эволюционных связей между ФНО и C1q-белком в составе компонента комплемента, что даёт основание предполагать происхождение их из общих предков генома врожденного иммунитета. Это в свою очередь свидетельствует о возможной роли адипонектина, наряду с лептином и другими адипокинами, в деятельности врожденной иммунной системы. Наконец, преадипоциты и адипоциты экспрессируют широкий спектр функциональных Toll-подобных рецепторов и могут конвертировать в макрофаго-подобные клетки. В совокупности эти данные четко устанавливают роль жировой ткани в качестве нового члена иммунной системы [128].
Выявление избыточной массы тела и ожирения у детей с аллергическими заболеваниями
Дополнительную информацию о характере изменений других иммунологических показателей из числа факторов резистентности (помимо NK клеток), клеточного и гуморального звеньев неспецифического иммунитета нам удалось получить при осуществлении корреляционного анализа (по Пирсону) абсолютного содержания лейкоцитов, относительного количества лимфоцитов с антигенными маркерами CD3+, CD4+, CD8+, CD19+, HL-DR, показателей комплемента, фагоцитоза поглотительного (спонтанного, стимулированного, резервного) и фагоцитоза переваривающего - НСТ (спонтанного, стимулированного, резервного). Были изучены только значимые показатели коэффициентов корреляции (при 0,05), их прямые (положительные) и обратные (отрицательные) значения, сила связи между перечисленными показателями, а также между ними и ИМТ. Проведенный корреляционный анализ не выявил слабых корреляционных связей, значимый коэффициент корреляции для которых находился бы в пределах от 0,1 до 0,3. У больных детей всех 3-х весовых групп были выявлены средние значения таких коэффициентов (от 0,55 до 0,6), а чаще всего коэффициенты, характеризующие высокую степень корреляционной связи (от 0,61 до 0,91).
Полученные результаты позволили установить, чем больше масса тела у детей, тем больше определяется у них корреляционных связей. В группе детей с нормальным весом таких связей насчитывается 13, с избыточным весом уже 17, а у детей с ожирением - 19. При этом одновременно с увеличением взаимосвязанности иммунологических показателей у детей с избыточным весом и ожирением изменяется и качественный характер корреляционных связей. Отмечается тенденция к некоторому уменьшению относительного числа отрицательных коэффициентов корреляции и заметный подъём числа коэффициентов со значениями сильных связей ( 0,6). Так, при нормальном весе из 13 корреляционных коэффициентов 5 (38,5%) имели отрицательное значение, у детей с избыточным весом количество их сохранялось примерно на том же уровне: из 17- 7(41%) и при ожирении несколько снижалось: из 19 - 6 (32%). Одновременно отмечалась определённая тенденция к росту числа коэффициентов с высокими значениями ( 0,6) взаимосвязанности между парами иммунологических показателей: при нормальном весе из 13 было выявлено 7 (54%), при избыточном из 17 – 13 (76%) и при ожирении из 19 – 13 (68%). Полученные данные позволили установить, что если у детей с нормальным весом отсутствуют значимые коррелятивные связи показателей иммунного статуса с ИМТ, то в условиях избыточного веса уже возникает такая взаимосвязь между уровнем содержания комплемента и ИМТ (r = -0,61) и между показателем резервного фагоцитоза и ИМТ (r = +0,58). Снижение активности комплемента при избыточном весе ведёт к вынужденному повышению резервных возможностей поглотительной способности фагоцитов (Рис. 8).
При ожирении ИМТ коррелирует со значительно большим числом показателей иммунного статуса, среди которых уже не только комплемент (r =-0,78), но и другие показатели врождённого иммунитета: NK (r=+0.4), IgE, (r=+0,32), НСТ-спонтанный (r =-0,33) и показатели клеточного иммунитета: Т лимфоциты с антигенными маркерами CD3+ (r =- 0,73), CD4+ (r =- 0,65) и CD8+ (r = - 0,51).
Количество NK клеток и показатели уровня общего IgE выявили положительную корреляцию с увеличением ИМТ, что может говорить о стимулирующем влиянии повышения массы тела на функциональную активность врождённого иммунитета. Однако отрицательная корреляция показателей CD3+, CD4+ и CD8+ лимфоцитов, а также комплемента и фагоцитоза спонтанного с ИМТ при ожирении отражает скорее угнетающее влияние массы тела на врожденный иммунитет и клеточное звено адаптивного иммунитета. Таким образом, рост взаимосвязанности показателей иммунного статуса, изменение направленности корреляции с отрицательной на положительную, изменение её силы со средней (ни в одной из трёх исследуемых групп слабых связей не было обнаружено) на сильную может свидетельствовать о перенапряжении иммунной системы у детей с аллергическими заболеваниями, которое может вызвать функциональный срыв в условиях формирования воспаления в органе-мишени при значительном превышении нормального веса тела. Поскольку уровень связанности (сопряженности) параметров отражает степень напряженности системы [2; 144], то повышение связанности в процессе заболевания следует расценивать как наличие дополнительного "синдрома напряженности" [107], который может характеризовать активацию не только иммунной, но и других систем организма.
Оценка иммунологических показателей у детей с аллергическими заболеваниями и различной массой тела
В этой части исследования мы также исследовали уровни общего IgE у детей в зависимости от нозологии аллергического заболевания. При этом было обнаружено значимое увеличение уровня общего IgE по мере увеличения массы тела у детей с бронхиальной астмой [305 (214; 604) МE/л; 476 (174; 773)МE/л; 509 (212;764)МE/л] в сравнении с показателями этого иммуноглобулина у детей с аллергическим ринокнъюнктивитом и атопическим дерматитом [167 (105; 536)МE/л; 268 (131; 388)МE/л; 101 (13; 394)МE/л (р=0,05)]. Интересно, что увеличение сывороточного уровня IgE (а также IgG и IgA) при ожирении отмечали и у здоровых детей [72]. Этот факт, а также полученные нами результаты у детей с аллергическими заболеваниями позволяют считать, что ожирение, независимо от предсуществующей атопической реактивности, может оказывать влияние на синтез общего IgE (за счет влияния на врожденный иммунитет) и усугублять течение аллергопатологии.
Далее мы исследовали содержание лептина у детей с аллергопатологией. Уровень лептина — динамичный показатель, зависящий не только от веса тела, но и многих других факторов таких, как возраст, пол, наличие патологии. Нормально циркулирующие в пределах 1–5 нг/мл у мужчин и 7– 11 нг/мл у женщин концентрации лептина повышаются с увеличением жировой массы тела [129].
В нашем исследовании содержание лептина в сыворотке и частота выявления его повышенного уровня были достоверно выше у детей с ожирением по сравнению с детьми с нормальной и избыточной массой тела. Рассчитанная вероятность определения его повышенного уровня у детей с ожирением и аллергией оказалась также высокой (ОШ - 2,67; 95% ДИ:1;7, р=0,047). При этом, максимальные значения уровня лептина были выявлены при ожирении у детей с аллергическим риноконъюнктивитом и атопическим дерматитом (p 0,05), но не у детей с бронхиальной астмой. Кроме того, мы показали, что у мальчиков уровень лептина имел прямую зависимость от ИМТ (R=0,33, р=0,007) и прямую корреляцию с уровнем общего IgE (R=0,26, р=0,039). Что касается девочек, то какой-либо корреляции между ИМТ, содержанием лептина и уровнем общего IgE у девочек не было выявлено. В этой связи обнаруженная нами более слабая положительная корреляция (R=0,24, р=0,012) между уровнем лептина и ИМТ в целом по группе детей обусловлена, по-видимому, отсутствием корреляции этих показателей у девочек.
Полученные нами данные связи лептина с ИМТ у детей с аллергическими заболеваниями и избыточным весом в целом согласуются с имеющимися в литературе. Так, показана ассоциация повышенного уровня лептина с ИМТ у здоровых молодых взрослых [45] и у детей с бронхиальной астмой и ожирением [142; 99; 133]. В нашем исследовании мы не нашли связи повышенного уровня лептина у детей с атопической бронхиальной астмой, но при этом выявили достоверно высокий уровень лептина у детей с аллергическим ринитом и атопическим дерматитом.
Современные данные, полученные у людей и касающиеся ассоциации сывороточного уровня лептина с аллергическими заболеваниями, в частности, с распространением и тяжестью астмы, остаются до конца не ясными и противоречивыми. Так, наличие связи лептина с астмой чаще выявляли в исследованиях по типу «случай-контроль» у детей, чем у взрослых. В двух таких исследованиях у детей в препубертатном возрасте [94; 130] установлено, что сывороточная концентрация лептина была выше у детей с астмой, чем у здоровых, но не зависела от ИМТ. Кроме того, было обнаружено, что эта ассоциация наиболее сильная у мальчиков с атопической бронхиальной астмой [94]. В другом исследовании дети с астмой и избыточным весом в перипубертатном возрасте [99] имели в 2 раза более высокие уровни сывороточного лептина, чем дети контрольной группы с таким же ИМТ. В то же время у детей с астмой в возрасте 7 – 14 лет содержание в сыворотке лептина положительно коррелировало с ИМТ, а средние значения этих показателей были выше у девочек, чем у мальчиков [142]. Такие противоречия могут быть объяснены тем, что лептин - гормон с многофункциональной активностью, направленной на различные физиологические процессы, и его уровень в сыворотке крови зависит от многих факторов, в том числе состояния (резистентности) его рецепторов.
Выявленная нами концентрация СРБ в сыворотках крови у детей всех групп была не высокой и только в небольшом проценте случаев превышала нормативные значения, что свидетельствует о хроническом вялотекущем воспалении. Однако в группе детей с ожирением частота выявления (р=0,05) и уровень СРБ (р=0,05) были значимо выше, чем у детей с нормальным и избыточным весом, и положительно коррелировали с ИМТ (R=0,38, р=0,03). При этом у детей с бронхиальной астмой и ожирением этот показатель был наиболее высоким. Полученные данные подтверждают имеющиеся в литературе сведения о связи ожирения с повышенным уровнем СРБ как маркера хронического воспаления [37; 97; 59]. Это согласуется также с известным фактом о том, что адипоциты жировой ткани сами являются мощными продуцентами провоспалительных цитокинов, поддерживающих субклиническое воспаление в жировой ткани [61; 117].