Медицинские вопросы и проблемы подростков, больных муковисцидозом

Чтобы воспалительный ответ был наиболее полезным для хозяина, необходимо, чтобы он был и инициирован и остановлен правильно. Что касается последнего, ответ при CF оказывается недостаточным. Интерлейкин (ИЛ) – Ю, один из основных противовоспалительных цитокинов, снижен в дыхательных путях при CF[171], и показано, что уровни липоксинов, являющихся основными медиаторами разрешения воспаления, также являются низкими[172]. Несколько исследований подтверждает концепцию замедленного апоптоза в нейтрофилах при CF[173]. Эти и другие механизмы могут объяснить трудноизлечимое воспаление, наблюдаемое в дыхательных путях в случаях CF при отсутствии явной инфицированности. Хотя некоторые интерпретируют эти данные как подтверждающие гипотезу первичного воспаления, автор предположил бы, что посредством этих механизмов равновероятно достигается цитолиз бактерий, но их нормальное удаление из дыхательных путей замедлено в результате нарушенного апоптоза или недостаточности противовоспалительных механизмов переключения.

Как только нейтрофилы попадают в дыхательные пути, их деятельность состоит в том, чтобы способствовать устранению инфицирующих организмов, и данный механизм хорошо действует у хозяев, не страдающих CF, при инфекциях нижних дыхательных путей. Он может быть полностью эффективным на ранней стадии CF и успешно устранять микроорганизмы, в частности при помощи правильного распознавания инфекции и направленного введения антибиотиков. Тем не менее на более поздних стадиях заболевания и конкретно к подростковому возрасту присутствие хронической инфекции, несмотря на значительную нейтрофилию, подразумевает, что защитные механизмы хозяина теперь не полностью эффективны. Существуют некоторые данные, позволяющие предположить, что, поскольку лейкоциты экспрессируют CFTR, их функция при CF является наследственно аномальной; это подтверждает работа на мышиных моделях, перенесших трансплантацию костного мозга (как и ряд клинических исследований)[174]. Кроме того, как только присутствует значительное воспаление, протеазы нейтрофильного происхождения расщепляют рецепторы, вовлеченные в клиренс бактерий с поверхности соседних нейтрофилов, что делает их неактивными[175]. Таким образом, на ранних стадиях заболевания защитные механизмы хозяина/воспалительный ответ могут достаточно хорошо сохраняться, но на поздних стадиях, в подростковом и более старшем возрасте, они могут начать страдать в результате их собственной избыточности. Это является клинически значимым, поскольку, помимо неспособности осуществлять свою основную функцию, воспалительный ответ приводит к высоким локальным уровням ферментов, таких как нейтрофил-эластаза, матриксные металлопротеиназы и катепсины[176]. Эти ферменты нарушают функцию вновь вовлеченных воспалительных клеток, но также, вероятно, являются основной причиной деструкции стенок дыхательных путей, которая переходит в рентгенологически видимый бронхоэктаз и в конечном счете ведет к сокращенной продолжительности жизни.

2.3. Ремоделирование и деструкция стенки дыхательных путей

Легкие от пациентов, умерших от CF, или удаленные перед трансплантацией (в наши дни, к счастью, лишь немногие из них от подростков), характеризуются массивной бронхиальной дилатацией, утолщением стенок дыхательных путей, обструкцией слизистых желез и нижележащим фиброзом. Относительно длительный период времени, в течение которого происходит это преобразование здоровых дыхательных путей, каковыми они были при рождении, и ограниченное число доступных методов делает затруднительным исследование этого процесса. С использованием бронхоскопического лаважа и эндобронхиальной биопсии показано, что ремоделирование начинается уже в детстве: утолщение ретикулярной пластинки базальной мембраны, увеличенное количество гладкомышечной ткани и повышенные уровни гликозаминогликанов являются показателями разрушения ткани[177][178]. Другие группы исследователей сообщили о повышенном уровне таких продуктов разрушения, как десмозин, в моче[179]. Некоторые из этих процессов, по-видимому, непосредственно связаны с воспалением в дыхательных путях, но другие кажутся не связанными с ним, что позволяет предположить параллельный процесс; тот факт, что воспалительный инфильтрат в самой стенке дыхательных путей в значительной степени состоит из Т-клеток[180], включающих вновь описанный фенотип Th17[181], может быть связан с этим и требует дальнейшего исследования.

3. Нормальные механизмы репарации легких

Поскольку подавляющее большинство патологических процессов CF встречается вероятнее в дыхательных путях, чем в альвеолярной области, этот раздел описывает механизмы репарации.

3.1. Миграция клеток

После повреждения дыхательных путей, приводящего в результате к образованию бреши в целостности эпителия, сочетание распространения и миграции клеток инициирует процесс репарации. Миграция клеток представляет собой комплексный процесс, который можно разделить на пять этапов[182][183].

1. Морфологическая поляризация: клетки-предшественники, расположенные близко к краю раны, приобретают ориентацию в направлении раны; это важно при образовании клеточных выпячиваний, ламеллиподий и филоподий. Этот процесс, вероятно, запускается в результате отсутствия контакта между клетками или между клеткой и внеклеточным матриксом по краю раны и отчасти наличия широкого ряда секретируемых сигнальных молекул и факторов роста.

2. Расширение мембраны: полимеризация актина приводит в результате к клеточным выпячиваниям на крае клетки, обращенным в просвет дыхательных путей. В этих процессах тесно задействовано семейство сигнальных молекул Rho/Rac.

3. Образование адгезии: плазматическая мембрана этих выпячиваний прочно прикрепляется к субстрату посредством транзиторных комплексов адгезии, содержащих рецепторы, киназы и структурные молекулы.

4. Вытягивание и сократительная способность: вытягивание на этих выпячиваниях и сокращение миозина дает возможность клетке двигаться вперед. Вовлеченные сигнальные молекулы, вероятно, перекрещиваются с молекулами, вовлеченными в расширение мембраны, посредством регуляции фосфорилирования легкой цепи миозина.

5. Разрушение адгезии: разрушение адгезии в части клетки, которая обращена к мембране, дает возможность завершения движения вперед; это происходит посредством ряда протеолитических ферментов.

Эпителиальные клетки могут проходить эти процессы массово, сохраняя контакт с соседними клетками посредством комплексов межклеточных контактов, и, следовательно, вероятнее движутся в виде пласта, чем в виде изолированных клеток. Таким образом, их распространение до покрытия пораженной области происходит эффективно и быстро.

3.2. Пролиферация

Как только произошла миграция клеток (первые 12–24 часа), эти клетки пролиферируют и дифференцируются с восстановлением структуры и функции дыхательных путей; этот процесс может занимать от суток до недель, но полное восстановление не всегда возможно, если повреждение персистирует. Базальные клетки в проксимальных дыхательных путях и клетки Клара в дистальных отделах обладают способностью к дифференциации в поверхностные цилиарные эпителиальные клетки и повторно заселяют поврежденные или полностью обнаженные области[184]. Недавно получены данные, позволяющие предположить, что, в противоположность всем предшествующим наблюдениям, сами цилиарные эпителиальные клетки могут действовать как предшественники, вероятно, за счет дедифференциации в клетки, подобные базальным клеткам. Предполагаемые клетки-предшественники также идентифицированы в проксимальных подслизистых железах[185] и в нейроэпителиальных тельцах на бронхиолярном уровне[186]. В альвеолах клетки типа II являются предшественниками клеток типа I[187]. Описана миграция в легкие и последующая дифференциация в альвеолярные клетки стволовых клеток костного мозга[188], хотя менее ясно, происходит ли это в сколь-нибудь значительной степени в дыхательных путях, в которых не происходит газообмен, то есть в основном аспекте патологии при CF.

3.3. Роль внеклеточного матрикса и факторов роста и репарации

Внеклеточный матрикс принципиально важен при миграции клеток, секретирующих молекулы, такие как фибронектин. Они являются хемо-таксическими факторами для бронхиальных эпителиальных клеток. Матриксная металлопротеиназа-9 накапливается на крае мигрирующего эпителия, обращенного в просвет проводных дыхательных путей[189], и ее активация внеклеточным матриксом существенна для эффективной репарации раны, как и молекула активатора плазминогена урокиназного типа[190]. Также вовлечено большое число растворимых факторов эпителиального происхождения, включающих эпителиальный фактор роста, фактор роста кератиноцитов, фактор роста гепатоцитов, семейство пептидов фактора «трилистника», инсулиноподобный фактор роста, трансформирующий фактор роста р, цитокины и воспалительные медиаторы[191].

4. Влияние дисфункции CFTR на репарацию легкого

Существуют некоторые данные в подтверждение того, что CFTR вовлечен в репарацию ран эпителия дыхательных путей, и что эти механизмы могут быть, следовательно, нарушены при CF. Hajj et al. использовали модель ксенотрансплантата иммунодефицитных мышей для исследования процессов репарации в трахеальных имплантатах и наблюдали значительные различия между эпителиями дикого типа и CF; последний пролиферировал с более высокой скоростью, но затем дифференцировался медленнее, что приводило к аномально глубокому гиперплазированию эпителия[192]. Данные, приведенные в этой статье, параллельно с другими данными этой группы исследователей показали, что экспрессия воспалительных цитокинов и матриксных металлопротеиназ была также повышена в дыхательных путях, претерпевающих репарацию, при CF. В некотором противоречии с этими данными, Trinh et al. сообщили о нормальных скоростях пролиферации, но сниженной миграции в эпителии при CF; эти авторы определили, что это связано с дефектами в передаче сигнала между эпителиальным фактором роста и его рецептором, сопряженными со сниженной функцией калиевого канала[193]. Schiller et al. сообщили, что клетки CF, либо клетки, обработанные химическим ингибитором CFTR, CFTRinh-172, либо клетки с супрессированной экспрессией CFTR посредством сайленсинга РНК, проявляли значительно замедленную репарацию раны в модели клеточной культуры.

Данный механизм осуществлялся посредством пониженного выпячивания ламеллоподий на крае мигрирующих клеток, обращенных в просвет проводящих дыхательных путей, и был связан с транспортом хлоридного иона. Недавно подобные результаты описаны Trinh et al. Репарация раны клеток Phe508del CF может быть значительно улучшена корректирующим средством фармацевтической компании Вертекс, VRT-325[194]. Взятые вместе, эти результаты подтверждают первичный дефект в репарации эпителия дыхательных путей при CF, который, вероятно, дополнительно осложняется воспалением, присутствующим in vivo.

5. Действие бактериальной суперинфекции на заживление эпителия

Обнаженный эпителий может представлять собой благоприятную среду для микроорганизмов; в таких областях отсутствуют нормальные механизмы мукоцилиарного клиренса, и они богаты молекулами, такими как фибронектин, с которыми могут связываться бактерии. Кроме того, показано, что репарирующие, мигрирующие эпителиальные клетки имеют повышенное количество асиалилированных гликолипидов, являющихся рецепторами для ряда бактерий, таких как S. aureus и P. aeruginosa[195]. Это может объяснять частое обнаружение положительной бактериальной культуры после тяжелой вирусной инфекции и постгриппозных бактериальных пневмоний. Репарация может замедляться некоторыми экзопродуктами бактерий, такими как протеазы, которые нарушают тесно сбалансированные механизмы адгезии/высвобождения при репарации раны.

6. Почему подростки являются проблемой?

Подростковый возраст является уникальным периодом в развитии: быстрое увеличение линейного роста, пубертатные гормональные изменения, психологическое регулирование и потенциально разрушительные модели поведения присущи практически всем подросткам. В ситуации CF такие модели могут оказывать особенно тяжелое воздействие на здоровье (например, курение или несоблюдение режима лечения). Кроме того, существует повышенный риск новых осложнений, таких как сахарный диабет, который дополнительно влияет на состояние здоровья дыхательных путей.

6.1. Физиологические проблемы

В течение нескольких десятилетий врачи и исследователи CF наблюдают, что взрослые женщины оказываются в клинически неблагоприятном состоянии по сравнению с их сверстниками-мужчинами в отношении распространенности хронической инфекции, функции легких и выживаемости[196][197]. Это явление менее очевидно или отсутствует в детстве[198], хотя педиатры знают, что нужно опасаться, когда девочке-подростку становится «хуже», поскольку часто это предшествует стремительному ухудшению. Недавно полученные данные, связывающие женский половой гормон эстроген с системами роста бактерий и обострением, могут пролить некоторый свет на основу этого явления. Chotirmall et al. продемонстрировали, что мукоидное переключение в P. aeruginosa может запускаться ростом в среде с добавлением эстрогенов, но этого не происходит в среде с тестостероном.

Пациенты женского пола более подвержены хроническому инфицированию мукоидным штаммом организма, чем пациенты мужского пола, и степень вероятности заражения инфекцией значительно повышается во время фолликулярной фазы их менструального цикла, когда уровни эстрогена являются самыми высокими. Это наблюдали у женщин при приеме пероральных контрацептивных таблеток, и эти открытия могут привести к разработке дальнейших клинических испытаниний.

Сахарный диабет является относительно редким у детей младшего школьного возраста, но к взрослому возрасту он поражает приблизительно треть пациентов с CF[199]. Многие из этих новых случаев возникают в течение подросткового периода по причинам, которые неясны, но, по-видимому, связаны с пороговым значением, которого достигает число бета-клеток, обеспечивающих достаточное количество инсулина для адекватного гликемического контроля. Глюкоза секретируется на дыхательные пути при наличии гипергликемии и может быть субстратом для бактериального роста[200], что может стать причиной тяжелых пневмоний и гриппа у пациентов с диабетом. В течение лет, прошедших до постановки окончательного диагноза диабета, у пациентов обычно проявляется не только слабый рост и снижение аппетита, но также серьезное ухудшение функции легких. Наличие диабета, обусловленного CF, даже при адекватном лечении, дает неблагоприятный прогноз.

6.2. Проблемы, связанные с поведением и соблюдением режима лечения

Нормальный подростковый возраст является для молодого человека периодом становления независимости, для которого характерно отрицание ограничений и принятие собственных решений. Молодые люди, прошедшие через детство с CF, с его психологическими (в отличие от ровесников, они осознают хрупкость и скоротечность жизни) и практическими нагрузками (лечением, посещениями клиники, госпитализациями), рискуют стать слишком агрессивными по отношению к другим. К сожалению, для этих пациентов влияние «обычного» подросткового поведения может быть значительно сильнее. Несоблюдение режимов лечения, требующих затрат времени, весьма неблагоприятно, и возможно, еще более неблагоприятное влияние оказывает курение. У девочек-подростков, в частности, желание быть стройными[201] в некоторых случаях может приводить к несоблюдению приема препаратов панкреатических ферментов и игнорированию рекомендаций по режиму питания; поскольку существует тесная связь между питанием и состоянием здоровья легких, это может иметь значительные отрицательные последствия.

Переход к взрослому медицинскому обслуживанию может быть стрессовым периодом, как для молодого человека, так и для его родителей; тщательно структурированные программы, вероятно, позволят снизить стресс и приведут к повышению уровней удовлетворенности[202]; во многих случаях, если подросток наблюдается взрослой бригадой и лечится как независимый взрослый человек, для него это часто является стимулом к формированию более ответственного отношения к соблюдению режима лечения.

Глава 5

Обусловленное муковисцидозом заболевание печени у подростков

Jasbir Dhaliwal MBBSa, Andrew S. Day MDb, CheeYOoiMBBSa'c

aDepartment of Gastroenterology, Sydney Children's Hospital Randwick, Sydney, Australia

bDepartment of Paediatrics, University of Otago, Christchurch, New Zealand

cSchool of Women's and Children's Health, Faculty of Medicine, University of New South Wales, Sydney, Australia

Корреспонденция:

CheeYOoi, MD

Sydney Children's Hospital Randwick

School of Women's and Children's

Health

High Street

Randwick, Sydney

New South Wales

Australia 2031

Tel: [phone]

Fax: [phone]

E-mail: [e-mail]

1. Введение

Муковисцидоз представляет собой комплексное моногенное заболевание, вызванное мутациями в обеих аллелях CF рецептора трансмембранной проводимости (CFTR; от англ. cystic fibrosis transmembrane conductance regulator). Это заболевание может быть представлено широким рядом фенотипов, отчасти вследствие модифицирующих эффектов факторов, отличающихся от CFTR (генетических факторов и/или факторов окружающей среды). Высокая заболеваемость и смертность, обусловленная CF, преимущественно является следствием легочных осложнений. Тем не менее достижения в диетотерапии и пульмонологической терапии увеличили продолжительность жизни и, следовательно, выявили возрастающую значимость других органов, пораженных CF, включая печень. Подростковый период представляет собой важный этап, касающийся того, вероятно ли развитие у пациентов с CF клинически значимых последствий CF-ассоциированного заболевания печени (CFLD; от англ. cystic fibrosis-associated liver disease).

2. Спектр гепатобилиарного заболевания при CF

CFLD является третьей ведущей причиной смерти при CF и насчитывает 3–5 % общей смертности[203]. Как и для других систем органов, пораженных CF (например, синусно-пульмонального тракта), существует широкий спектр гепатобилиарных манифестаций, отражающих комплексные взаимодействия между мутациями CFTR и другими факторами. Тем не менее большинство гепатобилиарных манифестаций не являются клинически значимыми.

Действительная распространенность CFLD и его различных манифестаций остается неясной по нескольким причинам: 1) не существует универсально принятого определения для CFLD; 2) у большинства пациентов CFLD является бессимптомным, включая пациентов с циррозом и портальной гипертензией; 3) отсутствуют высокочувствительные и специфичные неинвазивные тесты на CFLD.

Фокальный билиарный цирроз печени, дифференциальный клинический признак повреждения печени при CF, характеризуется прогрессирующим фокальным перипортальным фиброзом, вторичным по отношению к закупорке желчных протоков (рис. 7). У меньшинства пациентов (5–7%) клинически «молчащий» фокальный билиарный цирроз печени прогрессирует до дольчатого билиарного цирроза печени[204][205]. Несмотря на наличие цирроза, печеночная недостаточность является редкой в детской/подростковой популяции. Тем не менее жировой гепатоз(распространенность 20–60 %) обычно приводит к клиническому проявлению в форме гепатомегалии, аномальной биохимии печени и аномальному результату ультразвукового исследования[206].

Могут также присутствовать внепеченочные аномалии желчных протоков[207]. У пациентов, число которых составляет вплоть до 10 %, развиваются желчные камни, у 5-20 % – нефункционирующий микрожелчный пузырь, и у 3-20 % – закупоренный растянутый желчный пузырь. Редко также описаны изменения, напоминающие первичный склерозирующий холангит при визуализации, например утолщения, и образование стриктур желчных протоков[208].

3. Определения

Хотя универсально принятое определение для CFLD отсутствует[209], важно делать различие между клинически и не клинически значимым CFLD. Следовательно, для целей данного обсуждения клинически значимое, или тяжелое CFLD определяют как цирроз с портальной гипертензией при отсутствии другой причины заболевания печени.

4. Патогенез

Белок CFTR функционирует в качестве циклоаденозинмонофосфат-зависимого хлоридного канала, бикарбонатного канала и в качестве модулятора других ионных каналов. Манифестации CF обычно возникают в результате закупорки желчных протоков и протока железы вследствие неспособности к гидратации макромолекул внутри просветов протоков. В пределах гепатобилиарной системы CFTR экспрессируется во внутрипеченочных и внепеченочных холангиоцитах (включая желчный пузырь), но не экспрессируется в гепатоцитах[210]. CFTR играет роль в системе транспорта холангиоцитов. Следовательно, дисфункция CFTR вызывает задержку токсичных желчных кислот, приводящую к повышенной экспрессии фиброгенных и провоспалительных цитокинов, активации звездчатых клеток печени и возможному перибилиарному фиброгенезу[211][212]. Продолжающееся воспаление может привести к возникновению других воспалительных клеток, которые дополнительно образуют цитокины, ответственные за возникновение и активацию звездчатых клеток печени. Этот замкнутый круг фиброгенеза, приводящий к дольчатому циррозу печени, встречается только у меньшинства пациентов.

5. Генетика

Тяжелое CFLD обусловлено функционально тяжелыми мутациями CFTR (например, классов I–III). Таким образом, в подавляющем большинстве случаев у пациентов с тяжелым CFLD имеется недостаточность поджелудочной железы[213]. К настоящему времени убедительно продемонстрировано, что только Z-аллель SERPINA1 (α1 – антитрипсин) является генетическим фактором риска развития тяжелого CFLD; отношение шансов для ассоциации с тяжелым CFLD является высоким и составляет приблизительно 5[214].

6. Диагностика тяжелого CFLD

6.1. Клинические признаки

Диагноз тяжелого CFLD может быть обычно поставлен к моменту достижения ребенком подросткового возраста. В самой большой выборке тщательно отобранных пациентов с тяжелым CFLD[215][216] 90 % пациентов с CFLD диагноз был поставлен к 20-летнему возрасту, средний возраст диагноза составлял 10–11 лет. Менее чем 3 % пациентов диагноз был поставлен после 30-летнего возраста. Вероятно, что пациенты, диагностированные во взрослом возрасте, имели нераспознанное CFLD в течение детского/подросткового возраста. Тяжелое CFLD было более распространенным у пациентов мужского пола с более ранним возрастом диагноза CFLD (мальчики – 8,5 лет, девочки – 10,5 лет; р=0,007).

Заболевание печени у пациентов с CF часто является субклиническим даже при тяжелом CFLD. Распространенной клинической картиной является гепатомегалия, часто являющаяся следствием стеатоза. Размер печени можно измерить путем перкуссии, но следует учитывать, что край печени может продолжаться ниже реберного края вследствие гиперинфляции легких. Изолированная гепатомегалия является распространенной и встречается у 6-30 % больных CF, но редко имеет клинические последствия. Напротив, твердая или дольчатая печень позволяет предположить цирроз, а обнаружение спленомегалии – портальную гипертензию. Следует искать признаки хронического заболевания печени (ладонную эритему или паукообразные невусы), нарушения питания и дефицита жирорастворимых витаминов.

6.2. Анализы крови

Аномалии в биохимических анализах печени, такие как повышение аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы или гаммаглутамилтрансферазы, являются распространенными. Тем не менее эти биохимические анализы слабо предсказывают тяжелое CLFD[217][218]. Действительно, до 25 % больных CF имеют аномальную биохимию печени при отсутствии явных гистологических данных гепатобилиарного фиброза. Кроме того, следует проводить развернутый анализ крови, коагулограмму и измерять уровни жирорастворимых витаминов. Тромбоцитопения вследствие гиперспленизма наблюдается при портальной гипертензии, и Международное нормализованное отношение (MHO) обеспечивает показатели оценки синтетической функции печени. Повышения MHO вероятнее могут быть следствием дефицита витамина К, чем дисфункции печени; рекомендуется дотация витамина К.

6.3. Ультразвуковое исследование (УЗИ) органов брюшной полости

Ультразвуковое сканирование органов брюшной полости с помощью метода Допплера для измерений портального венозного кровотока может быть полезным для обнаружения CFLD. В частности, обнаруженные узелковые уплотнения и спленомегалии представляют собой надежные маркеры тяжелого CFLD[219]. Тем не менее нормальные результаты УЗИ не исключают тяжелое CFLD. Повышенная эхогенность является неспецифическим признаком, общим для стеатоза и для фиброза. Кроме того, УЗИ обладает слабой предсказательной способностью для будущего развития CFLD[220].