Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Бронхиальная астма и сахарный диабет 1-го типа у детей: сложные взаимоотношения (обзор литературы) 12
1.1. Иммунология и иммунопатогенез 12
1.2. Вклад эндокринных нарушений в патогенез бронхиальной астмы 22
1.3. Клинические и функциональные особенности 25
1.4. Терапия 28
Глава 2. Пациенты и методы исследования 32
2.1. Дизайн исследования, пациенты и верификация диагнозов 32
2.1.1. Дизайн исследования 32
2.1.2. Пациенты 34
2.1.3. Критерии диагнозов 36
2.2. Методы исследования 44
2.2.1. Мета-анализ 44
2.2.2. Эпидемиологический метод 49
2.2.3. Клинико-анамнестический метод и объективное исследование 49
2.2.4. Лабораторно-инструментальные исследования 50
2.2.5. Патологоанатомическое исследование 54
2.2.6. Статистическая обработка данных 55
Глава 3. Мета-анализ данных об эпидемиологии атопических заболеваний у больных сахарным диабетом 1 го типа 56
3.1. Бронхиальная астма 57
3.2. Атопический дерматит 61
3.3. Аллергический ринит 64
Глава 4. Общая и сравнительная характеристика больных бронхиальной астмой и сахарным диабетом 1-го типа 68
4.1. Частота атопических заболеваний у детей с сахарным диабетом 1-го типа 68
4.2. Общая характеристика больных основной группы 72
4.3. Особенности бронхиальной астмы у детей с сахарным диабетом 1-го типа75
4.3.1. Факторы риска бронхиальной астмы 75
4.3.2. Возраст манифестации бронхиальной астмы 84
4.3.3. Тяжесть течения, обострений и степень контроля бронхиальной астмы 85
4.3.4. Уровень эозинофилов и общего IgE в крови 91
4.3.5. Терапия бронхиальной астмы 93
4.4. Особенности сахарного диабета 1-го типа у детей с бронхиальной астмой 95
4.4.1. Факторы риска сахарного диабета 1-го типа 95
4.4.2. Возраст дебюта и стаж сахарного диабета 1-го типа 99
4.4.3. Степень компенсации сахарного диабета 1-го типа и уровень гликированного гемоглобина 101
4.4.4. Осложнения сахарного диабета 1-го типа 104
4.4.5. Терапия сахарного диабета 1-го типа 105
4.5. Длительность госпитализации 106
4.6. Клинические примеры 107
4.7. Иммунологические маркеры повреждения -клеток поджелудочной железы у детей с сахарным диабетом 1-го типа и бронхиальной астмой 115
Заключение: обсуждение результатов исследования 118
Выводы 129
Практические рекомендации 130
Перспективы дальнейшей разработки темы 131
Список сокращений 132
Список литературы 134
- Иммунология и иммунопатогенез
- Частота атопических заболеваний у детей с сахарным диабетом 1-го типа
- Тяжесть течения, обострений и степень контроля бронхиальной астмы
- Клинические примеры
Иммунология и иммунопатогенез
С позиций иммунопатогенеза сочетание БА и СД1 представляется необычным, так как за развитие данных заболеваний ответственны разные субпопуляции CD4+ клеток Т-хелперов (Th) [128]. Th выходят из тимуса неактивированными клетками (“наивными” или “нулевыми” Th 0) и в ходе иммунного ответа превращаются в Th1 и Th2, опосредующие соответственно реакции клеточного иммунного ответа – Th1, протекающего по механизму хронического воспаления (реакции гиперчувствительности замедленного типа), либо реакции гуморального иммунного ответа, связанного с выработкой антител – Th2 (рис. 1.1).
Между собой ТЫ и Th2 различаются по набору секретируемых медиаторов иммунного ответа, или цитокинов. Так, главными цитокинами ТЫ являются провоспалительные цитокины: интерферон- (IFN-), фактор некроза опухоли- (TNF-), интерлейкин-2 (IL-2). Главными цитокинами Th2 являются IL-2, IL-4, IL-5, IL-6, IL-10, а также трансформирующий фактор роста- (TGF-), действие которого носит противовоспалительную направленность (табл. 1.1). В настоящее время к заболеваниям, ассоциированным с Th1-девиацией, относят СД1, ревматоидный артрит и целиакию, в то время как БА и другие атопические заболевания связаны с превалированием Th2 [128].
Сахарный диабет 1-го типа является аутоиммунным заболеванием, характеризующимся разрушением продуцирующих инсулин -клеток в островках Лангерганса, которое опосредуется аутореактивными Т-клетками, макрофагами и провоспалительными цитокинами. Недостаточная продукция инсулина приводит к повышению уровня глюкозы в крови и патологическим, клиническим и метаболическим, последствиям. Считается, что СД1 инициируется гибелью -клеток или травмой островков Лангерганса, что активирует макрофаги и дендритные клетки, которые, в свою очередь, запускают воспалительную реакцию [10, 191]. Инфильтрирующие островки Лангерганса макрофаги выделяют провоспалительные цитокины, а именно IL-1, TNF, а также различные хемокины, которые способствуют миграции дендритных клеток, макрофагов и Т-лимфоцитов. Рядом авторов при исследовании IL-1 и IL-1 у детей с недавно диагностированным СД1 было обнаружено усиление продукции этих цитокинов мононуклеарами и повышение их уровня в сыворотке крови [115, 116, 147]. У детей с впервые выявленным СД1 также часто встречается повышенное содержание в плазме крови IL-2 [116] и повышенный уровень циркулирующего рецептора к IL-2 (СD25) [115].
Т-клетки, распознающие специфичные антигены -клеток, активируются, проникают в воспаленные островки и атакуют -клетки [139, 159]. При этом образуются воспалительные инфильтраты, которые получили название инсулитов. Полагают, что инсулиты в поджелудочной железе детей возникают в среднем за 4 года, а наибольшая активность иммунного процесса проявляется за 1,5 года до клинического диагноза СД1 [207].
В нормально функционирующей иммунной системе человека Т-лимфоциты с высоким сродством к собственным антигенам элиминируются во время их дифференцировки, что приводит к иммунной толерантности. Аутореактивные клетки, не прошедшие через эти механизмы, подвергаются так называемой периферической иммунной регуляции, которая блокирует их активацию и клональное расширение, предотвращая развитие аутоиммунного заболевания [149]. Предполагают, что деструкции -клеток и, следовательно, развитию СД1 препятствуют естественные киллеры (Natural Killer, NK-лимфоциты), способные секретировать в больших количествах IL-4, воздействующий на недифференцированные Т-хелперы (Th0) в процессе ранней их дифференциации в Th2-клетки. В результате этого значительно повышается уровень противодиабетических и снижается секреция продиабетических цитокинов [101, 104, 133].
По еще не изученным до конца причинам при СД1 механизмы иммунной регуляции прекращения иммунной атаки -клеток либо не запускаются, либо становятся неэффективными. Процесс разрушения -клеток Т-клетками и цитокинами может продолжаться годами. Когда более 80% -клеток погибает, недостаточная секреция инсулина приводит к манифестации СД1 [167].
Цитотоксические Т-лимфоциты индуцируют гибель клеток-мишеней, секретируя перфорин и гранзимы, высвобождая провоспалительные цитокины или активируя Fas-рецепторы на поверхности этих клеток-мишеней. Все перечисленные факторы также играют роль в гибели -клеток при СД1. Важно отметить, что любой из вышеуказанных провоспалительных цитокинов сам по себе обладает ограниченным эффектом, однако в комбинации IFN- с IL-1 или с TNF- обладают синергическим действием и приводят к гибели клеток -клеток [133, 167].
В патогенезе процесса разрушения -клеток поджелудочной железы большую роль играют иммунологические маркеры, под которыми понимают циркулирующие аутоантитела к различным антигенам -клеток (серологические маркеры), а также аутореактивные Т-лимфоциты. На сегодня известно более 20 видов аутоантител к различным антигенам -клеток, но в ранней диагностике СД1 чаще всего исследуют 4 вида антител: к островковым клеткам (ICA), к инсулину (IAA), к глутаматдекарбоксилазе (GADA) и к тирозинфосфатазе (IA2) [203]. Имеются данные о повышении уровня аутоантител против -клеток, одновременно с выявлением симптомов атопических заболеваний у детей без СД1 [216] , однако отсутствуют данные о наличии маркеров повреждения -клеток у детей, страдающих СД1 и БА.
Атопия – это развитие неблагоприятных иммунных реакций гиперчувствительности в ответ на воздействие аллергенов естественной среды, обычно ассоциированных с синтезом иммуноглобулина E (IgE). К атопическим заболеваниям относят АтД, БА, АР, аллергический конъюнктивит [163]. Как было показано в фундаментальных исследованиях Л.С. Намазовой-Барановой и соавт. (2010-2011), среди цитокинов наибольшую роль в иммунопатогенезе БА играют IL-4 и IFN-. У больных с БА отмечается значимое повышение уровня IL-4 в крови и снижение продукции IFN- [25].
В исследовании Л.М. Огородовой и соавт. (2011) также отмечалось повышение уровня IL-4 у пациентов с БА. Кроме того, в данной работе отмечено повышение уровня IL-5 и снижение уровня IL-2 в сравнении со здоровыми пациентами группы контроля, а содержание IL-10 и IFN- в сыворотке крови больных БА было сопоставимо с контрольными значениями [30]. Известно, что IL-5 играет важную роль в активации эозинофилов, в развитии гиперреактивности ДП, участвует в индукции реакции Тh2 в ДП пациентов, страдающих БА. IL-5 также влияет на миграцию эозинофилов из костного мозга в кровь, а затем к очагам воспаления [131, 145].
В работе В.Ю. Меркуловой (2005), выполненной на кафедре педиатрии РУДН, было показано, что в остром периоде БА концентрация IL-4 в крови увеличивается более чем в 20 раз в сравнении со здоровыми детьми, а концентрация IFN- – более чем в 15 раз. Вместе с тем, в данном исследовании в группе детей с атопической формой БА наблюдалась прямая корреляционная зависимость между показателями IL-4 и IgE и обратная корреляционная зависимость между IL-4 и IFN-. Кроме того, было выявлено, что базисная противовоспалительная терапия ингаляционными глюкокортикостероидами (ИГКС) снижает показатели общего IgE, IL-4 и IFN- у детей с БА [24].
Действие цитокинов обуславливает особенности течения БА, ее обострений или симптомов во время острой респираторной инфекции у детей с БА. Так, например, лихорадка во время приступов БА наблюдается сравнительно редко, что в том числе обусловлено непирогенностью цитокинов, участвующих в патогенезе БА (IL-4, IL-5) [100].
Сложные взаимодействия цитокинов и клеток, участвующих в патогенезе БА, предусматривают возможность терапии данного заболевания с использованием моноклональных антител, блокирующих цитокины, хемокин– рецепторные или межклеточные взаимодействия, приводящие к истощению клеток, экспрессирующих специфические рецепторы [144]. Хотя, в настоящее время, анти-IgE (омализумаб) является единственным моноклональным антителом, одобренным для лечения БА у детей [138], проводились клинические исследования с другими антителами, в том числе анти-IL-5 (меполизумаб, реслизумаб) [78, 125], анти-IL-4 (питракинр, дупилумаба) [52, 218], анти-IL-13 (лебрикизумаб, тралокинумаб) [69, 109].
Недавние исследования описывают пути иммунопатогенеза БА посредством дополнительных субпопуляций Т-лимфоцитов, например, при участии T-хелперов 17-го типа (Th17). Th17-обусловленное воспаление формируется в результате избыточной секреции таких цитокинов, как IL-17А, IL-17F, IL-22 и др., определяемых в жидкости бронхоальвеолярного лаважа и в биопсийном материале слизистой оболочки бронхов больных тяжелой БА. Основное действие IL-17A заключается в активации нейтрофилов и макрофагов в месте воспаления, а также в усилении активности других провоспалительных цитокинов: TNF-, IL-1, IFN-, IL-6, IL-8 [217]. IL-17 при БА, вероятнее всего, участвует в развитии бронхиальной гиперреактивности и увеличении числа нейтрофилов слизистых оболочек ДП [132]. IL-17А, IL-17F и IL-22 участвуют в формировании нейтрофильного воспаления в слизистой оболочке бронхов, метаплазии эпителиальных клеток и пролиферации гладких мышц бронхов [224]. IL-17 в значительно большей степени выявляется при острых высыпаниях при АтД, чем при хронических, а Тh-17 клетки обнаруживаются в периферической крови, и их количество коррелирует с тяжестью кожных проявлений [130]
Частота атопических заболеваний у детей с сахарным диабетом 1-го типа
На первом этапе исследования на основании анализа 11235 историй болезни детей с СД1, госпитализированных в МДГКБ в период с 2003 по 2015 гг., была определена частота атопических заболеваний. У 79 пациентов (0,7%) была диагностирована БА, у 104 (0,9%) – АтД, у 33 (0,3%) – АР. Частота диагностированных атопических заболеваний в исследуемой группе пациентов в зависимости от года госпитализации представлена на рисунке 4.1.
Также была проанализирована возрастная структура установления диагноза атопических заболеваний. Возраст диагностики атопических заболеваний у детей с СД1 сопоставим в целом с общепопуляционным. Так, диагноз АтД чаще устанавливался у пациентов грудного и раннего детского возраста (от 0 до 4 лет), БА – у детей в возрасте от 3 до 7 лет, АР – у пациентов от 12 до 17 лет (рис. 4.2).
На данном этапе исследования была определена частота атопических заболеваний в основной группе пациентов и в группах сравнения у пациентов с БА и СД1. Помимо БА у части пациентов были установлены диагнозы других атопических заболеваний. В основной группе у 14 (17,7%) из 79 детей был диагностирован АтД, у 18 (22,8%) – АР. В группах сравнения – у пациентов с БА также были диагностированы АтД у 38 детей (59,4%), АР – у 12 (18,7%); в группе сравнения у пациентов с СД1: АтД – у 9 детей (12,5%), АР – у 2 детей (2,8%), сведения, о чем представлены в таблицах 4.1 и 4.2, а также на рисунках 4.3 и 4.4.
Данные, представленные в таблице 4.1 и на рисунке 4.3, демонстрируют, что у пациентов основной группы, страдающих СД1 и БА, статистически значимо чаще обнаруживалось отсутствие сопутствующих атопических заболеваний, а у пациентов, страдающих только БА, статистически значимо чаще был диагностирован АтД.
Статистический анализ продемонстрировал, что у пациентов основной группы статистически значимо реже обнаруживалось отсутствие сопутствующих атопических заболеваний, а у пациентов, страдающих только СД1, статистически значимо реже был диагностирован АР.
Тяжесть течения, обострений и степень контроля бронхиальной астмы
У наблюдавшихся пациентов основной группы и группы сравнения с БА анализировались тяжесть течения и степень контроля БА. Для этого помимо клинических симптомов оценивались результаты исследования ФВД.
У пациентов основной группы ОФВ1 варьировал от 78,28 до 127,13 (Ме – 87,81, ИКР – 83,37-91,04) в % от должного, ЖЕЛ – от 70,4 до 145 (Ме – 86,93, ИКР – 82,14-93,41) в % от должного (рис. 4.19). Таким образом, у большинства пациентов данной группы показатель ОФВ1 был более 80%, что характерно для легкой интермиттирующей или легкой персистирующей БА.
Результаты исследования ФВД в основной группе и группе сравнения у детей с БА представлены в таблице 4.15 и на рисунке 4.20. У пациентов основной группы статистически значимо чаще регистрировались более высокие уровни ОФВ1.
Распределение пациентов согласно тяжести течения БА по критериям Национальной программы «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика» 2008 г. [26] (табл. 2.6) в основной группе и группе сравнения у детей с БА представлено в таблице 4.16 и на рисунке 4.21. Чаще всего (67%) у пациентов основной группы была диагностирована легкая персистирующая БА, у пациентов группы сравнения – среднетяжелая персистирующая БА (73,4%). В целом при сравнении двух групп статистически значимо чаще регистрировались легкая интермиттирующая и легкая персистирующая БА в основной группе, среднетяжелая персистирующая и тяжелая персистирующая – в группе сравнения у детей только с БА.
На момент госпитализации у 12 пациентов (15,2%) основной группы отмечалось обострение БА, среди них легкое обострение было у 4 детей, среднетяжелое – у 6 пациентов, тяжелое – у 1 ребенка, АС с летальным исходом – у 1 ребенка (см. раздел 4.6, клинический пример № 1). В группе сравнения приступный период регистрировался у всех пациентов, но летальных исходов зарегистрировано не было. При сравнении двух групп по тяжести обострения БА в основной группе статистически значимо чаще регистрировался легкий приступ (табл. 4.17, рис. 4.22).
У всех пациентов с БА проведена оценка степени ее контроля. В основной группе пациентов статистически значимо чаще регистрировалась контролируемая БА в сравнении с группой пациентов, страдающих только БА. И наоборот, частично контролируемая и некотролируемая БА статистически значимо чаще выявлялись у детей, страдающих только БА (табл. 4.18, рис. 4.23).
При проведении общего анализа крови анализировались уровни эозинофилов, как маркеры атопии. Эозинофилия была обнаружена у 25 пациентов (31,6%) основной группы и у 25 детей (39,1%) группы сравнения с БА. Таким образом, при сравнении этих двух групп статистически значимых различий не получено. Однако среди пациентов группы сравнения с СД1 эозинофилия была обнаружена только у 3 детей (4,2%), что статистически значимо ниже, чем в основной группе (табл. 4.19, рис. 4.24).
Клинические примеры
Клиническое наблюдение №1 [21]. Девочка Р.А., 10 лет, поступила в отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) МДГКБ с направляющим диагнозом: Бронхиальная астма, приступный период. Сахарный диабет 1-ог типа.
Из анамнеза известно, что ребенок от 1-й беременности, протекавшей с артериальной гипертензией,1 срочных родов. Масса тела при рождении – 2630 грамм, длина – 47 см, диагностирована задержка внутриутробного развития плода. Оценка по шкале Апгар 7/8 баллов. На грудном вскармливании находилась до 2 недель, далее на искусственном вскармливании. Проявлений АтД не отмечалось. Семейный анамнез: у матери – хронический гастрит, артериальная гипертензия; у бабушки по материнской линии – артериальная гипертензия; у двоюродного дедушки – нейродермит; сведений об отце нет, брак не зарегистрирован. Привита по возрасту. Из перенесенных заболеваний – повторная пневмония (первый раз в 1 год 6 мес.), частые ОРЗ (более 4 раз в год).
Бронхиальная астма диагностирована в возрасте 2 лет 6 мес, выявлена пыльцевая сенсибилизация, неоднократно госпитализировалась (6 раз) в ОРИТ различных детских больниц г. Москвы, в том числе МДГКБ, в связи с АС. В ряде случаев развитие приступов БА было связано с использованием в качестве жаропонижающего препарата ацетилсалициловой кислоты. Базисную терапию не получала. В 7,5 лет при очередном обострении БА впервые обнаружена гипергликемия (глюкоза крови 15 ммоль/л), диагностирован СД1. Девочка прослежена в катамнезе.
Настоящее заболевание с вечера 05.12.09, когда появились жалобы на боль в горле, экспираторная одышка, субфебрилитет. Госпитализирована в ОРИТ.
При поступлении состояние очень тяжелое. В сознании. Одышка экспираторного характера с участием вспомогательной мускулатуры в акте дыхания. Навязчивый сухой кашель, полипозный риносинусит. В легких жесткое дыхание, большое количество сухих хрипов. Тоны сердца громкие, тахикардия. Живот мягкий, печень выступает на 4 см ниже края реберной дуги по срединно-ключичной линии. Клинический анализ крови от 06.12.09: гемоглобин 146 г/л, эритроциты 5,0х1012/л, тромбоциты - 196х109/л, лейкоциты 9,3х109/л, палочкоядерные нейтрофилы 9%, сегментоядерные нейтрофилы 78%, лимфоциты 7%, моноциты 6%, СОЭ 1 мм/ч. Уровень глюкозы крови 16 ммоль/л (в динамике 18,4 и 17,3 ммоль/л), умеренный субкомпенсированный метаболический ацидоз. Ребенку с обострением БА, декомпенсацией СД1 начата инфузионная, антибактериальная, бронхолитическая терапия, инсулинотерапия. 06.12.09 к 12 ч явления ацидоза купированы, одышки в покое нет, дыхание в легких проводится с обеих сторон, жесткое, единичные сухие свистящие хрипы. Ребенок в сознании, энтеральную нагрузку усваивает. В 12 ч 15 мин переведен в эндокринологическое отделение, где продолжалась проводимая терапия.
В 23 ч 00 мин резкое ухудшение состояния, фебрильная лихорадка, резкое беспокойство, выраженная экспираторная одышка, навязчивый непродуктивный кашель. Вынужденное положение - ортопноэ. В легких большое количество сухих свистящих хрипов. После ингаляций бронхолитика и ГКС состояние с некоторой положительной динамикой. К 01 ч 00 мин 07.12. резкое ухудшение состояния, нарастание смешанного ацидоза, с преобладанием дыхательного компонента.
Ребенок переведен в ОРИТ. На рентгенограмме органов грудной клетки усиление легочного рисунка, очаговоподобные тени за счет периваскулярных изменений. При поступлении в ОРИТ состояние агональное, без сознания, атония, арефлексия, артериальная гипотензия, тотальный цианоз, единичные вздохи. В легких дыхание практически не проводится, тоны сердца глухие, периферический пульс не определяется. Проводились реанимационные мероприятия. В 2 ч 10 мин произошла остановка сердца, реанимация в течение 1 ч 30 мин без эффекта.
Констатирована смерть.
Протокол вскрытия.
Макроскопия. Стекловидные слизистые пробки в просветах бронхиального дерева, эмфизема легких, на резрезе«торчащие как перья» бронхи, очаговые ателектазы в субплевральных отделах. Острое набухание вещества головного мозга. Миогенная дилатация полостей желудочков сердца. Острое венозное полнокровие. Темная жидкая кровь и свертки крови в полостях сердца и крупных сосудах. Отек и очаговые кровоизлияния в ткань легких. Очаги геморрагической инфильтрации мозговых оболочек, паранефральной клетчатки. Гиперплазия селезенки. Укорочение, деформация задней створки и очаговый склероз передней створки митрального клапана. Очаговый фиброэластоз пристеночного эндокарда в субаортальных отделах и в области межжелудочковой перегородки. Гипоплазия и микрогирия затылочных долей больших полушарий головного мозга. Нарушение лобуляции правого легкого (неполное разделение всех трех долей). Острый катаральный трахеобронхит.
Предварительное патологоанатомическое заключение. Смерть ребенка наступила от острой сердечной и дыхательной недостаточности при явлениях набухания вещества головного мозга. Можно предположить, что провоцирующим фактором приступа БА и манифестации СД (по лабораторным данным гипергликемия 17,3 ммоль/л) явилось острое респираторное заболевание.
Окончательное заключение после гистологического и вирусологичесого исследования. Полипатия:
1. Бронхиальная астма – продуктивный бронхит, перибронхит; секрет, обтурирующий просветы бронхов и бронхиол (рис. 4.39); эозинофильная инфильтрация стенок бронхиол (рис. 4.40); двухкратное утолщение и гиалиноз базальной мембраны бронхов и бронхиол (рис. 4.41); преобладание в стенках бронхиол CD4+-лимфоцитов (рис. 4.42). Острое вздутие альвеол, очаговый внутриальвеолярный отек, очаговые ателектазы.
2. Сахарный диабет 1 типа (по данным гистологического и иммуногистохимического исследования): атрофия с истощением -клеток эндокринных островков и инфильтрацией островков лимфоидными элементами (рис. 4.43). Перидуктальный фиброз. Диабетическая нефропатия, начальная стадия формирования (рис. 4.44).
3. Генерализованная вирусная инфекция неверифицированная: продуктивный интерстициальный миокардит, менингит, портальный гепатит низкой степени гистологической активности.
4. Фетодисплазии: укорочение, деформация задней створки и очаговый склероз передней створки митрального клапана. Фибромиксоматоз клапанного эндокарда с новообразованием молодой соединительной ткани. Очаговый фиброэластоз пристеночного эндокарда в субаортальных отделах и в области межжелудочковой перегородки. Эластомиофиброз субэндокардиальных отделов миокарда. Гипоплазия и микрогирия затылочных долей больших полушарий головного мозга. Нарушение лобуляции правого легкого (неполное разделение на три дол).