Молекулярные механизмы развития профессиональной ХОБЛ Д
реклама
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт медицины труда» Семинар «Профессиональная хроническая обструктивная болезнь легких — ХОБЛ (вопросы диагностики, клиники, лечения, экспертизы)», 18 декабря 2015 года Молекулярные механизмы развития профессиональной ХОБЛ Д.б.н., профессор Кузьмина Л.П. Современные формы профессиональной бронхо-легочной патологии Воздействие промышленных аэрозолей сложного состава Метаболические особенности организма Снижение действующих концентраций Особенности формирования и развития современных форм профессиональной бронхо-легочной патологии Влияние неблагоприятных экологических факторов Состояние иммунного статуса Индивидуальная чувствительность организма к воздействию производственных факторов и факторов окружающей среды Факторы, определяющие развитие профессиональной бронхолегочной патологии Производственные факторы Повреждающее действие: воспалительнодистрофическое; деструктивносклеротическое Медиаторы воспаления Изменение белковогликопротеидного обмена Нарушение экспрессии «нормальных» генов Оксидативный стресс Генетический биохимический полиморфизм: протеаз и их ингибиторов, ферментов биотрансформации ксенобиотиков, цитокинов, антиоксидантов Дисбаланс в системе «протеолизантипротеолиз» РАЗВИТИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ БРОНХОЛЕГОЧНОЙ ПАТОЛОГИИ Метаболизм арахидоновой кислоты Нарушение иммунорегуляции Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) – заболевание, которое можно предотвратить и лечить, характеризующееся персистирующим ограничением скорости воздушного потока, которое обычно прогрессирует и связано с повышенным хроническим воспалительным ответом легких на действие патогенных частиц или газов (GOLD, 2011). К факторам, способствующим развитию ХОБЛ, относятся: • курение табака, • частые инфекции респираторного тракта, • социальный статус пациента, • гендерные особенности, • возраст, • наличие бронхиальной астмы в анамнезе, • профессиональные вредности (воздействие аэроирритантов, пыли, химических веществ), • генетическая предрасположенность (дефицит α1-ингибитора протеиназ). В патогенезе ХОБЛ ведущим является прогрессирующая легочная обструкция на фоне ремоделирования дыхательных путей. Молекулярные механизмы развития ХОБЛ Промышленные аэрозоли • Генетические факторы Антиоксиданты Один из важнейших механизмов воспаления при ХОБЛ – оксидативный стресс (выделение избыточного количества активных форм кислорода и азота, оказывающих мощное разрушительное действие на все структуры респираторной системы) Воспаление • Основа ХОБЛ – аномально усиленное персистирующее хроническое воспаление с преимущественным поражением дистального отдела дыхательных путей и легочной паренхимы Воспаление с преобладанием активности макрофагального звена Антипротеиназы Оксидативный стресс Протеиназы Протеазноантипротеазный дисбаланс ХОБЛ Генетическая предрасположенность (напр. недостаточность α-АТ) Экзогенные факторы Продукция свободных радикалов ↓ защитные механизмы Инактивация антипротеаз Воспаление в легких ↑ оксидативный стресс, воспалительные цитокины, протеолитическая активность Постоянное, повторяющееся повреждение бронхиального дерева Гиперплазия бокаловидных клеток, гиперсекреция бронхиальной слизи Инфильтрация воспалительн ыми клетками Фиброз и сужение воздухоносных путей Деструкция легочной паренхимы Повреждение слизистой оболочки бронхов Бронхиальная слизь заблокирована в дыхательных путях, колонизация микроорганизмов Потеря эластичной тяги альвеол «Воздушные ловушки» Хронический бронхит ↓ структурной поддержки для проходимости дыхательных путей Сужение дыхательных путей Гиперинфляция Постоянное увеличение воздушного пространств а альвеол Буллы в легких Эмфизема Хроническая обструктивная болезнь легких (На основе Yan Yu et al., 2013) • Воспаление 1. 2. 3. 4. 5. Патология периферических дыхательных путей Воспаление дыхательных путей Ремоделирование бронхов Закупорка просвета бронхов Увеличение сопротивления дыхательных путей 1. 2. 3. Деструкция паренхимы Деструкция межальвеолярны х перегородок Уменьшение эластической тяги легкого Ограничение скорости воздушного потока норма • • Хроническое ограничение скорости воздушного потока, характерное для ХОБЛ, вызывается как поражением мелких бронхов (обструктивный бронхиолит), так и деструкцией паренхимы (эмфизема), причем степень преобладания того или другого различается у разных больных. Хроническое воспаление вызывает структурные изменения и сужение мелких бронхов. Деструкция легочной паренхимы, также являющаяся результатом воспаления, приводит к потере прикрепления альвеол к мелким бронхам и уменьшению эластической тяги легких; в свою очередь, эти изменения уменьшают способность дыхательных путей оставаться раскрытыми во время выдоха. хронический бронхит воспаление, гиперсекреция слизи норма эмфизема разрушение стенок альвеол (GOLD, 2011) ХОБЛ профессиональной этиологии Важные звенья патогенеза: • Окислительный стресс • Активная продукция провоспалительных медиаторов • Нарушения мукоцилиарного клиренса • Угнетение клеточного и гуморального иммунитета • Угнетение фагоцитарной активности нейтрофилов и альвеолярных макрофагов • Снижение уровней интерферона, лизоцима, лактоферрина Воспалительный процесс при ХОБЛ • Воспаление в дыхательных путях у пациентов с ХОБЛ выглядит как патологически усиленный нормальный воспалительный ответ дыхательных путей на длительно воздействующие раздражающие факторы. • Заболевание характеризуется наличием хронического воспаления в респираторной системе с преимущественным вовлечением CD8+лимфоцитов, нейтрофилов и макрофагов, запускающего весь каскад патогенетических реакций, приводящих к нарушению баланса протеолитических ферментов и их ингибиторов, а также развитию окислительного стресса. • В результате окислительного стресса и избытка протеиназ в легочной ткани происходит дальнейшее усиление воспалительного процесса в легких. Вкупе все эти механизмы приводят к характерным для ХОБЛ патоморфологическим изменениям. Особенности воспалительного процесса при профессиональной ХОБЛ • В воспалительной реакции участвуют практически все клеточные элементы иммунной и респираторной систем, но ключевая роль принадлежит макрофагам (при профессиональной ХОБЛ), Тлимфоцитам и нейтрофилам (при ХОБЛ курильщиков) [Шпагина Л.А., 2013]. • При ХОБЛ различного генеза отмечается развитие системного воспаления с увеличением концентрации провоспалительных медиаторов. У профессиональных больных данная тенденция сохраняется и при прекращении воздействия этиологического фактора, возможно, определяя сохранение и прогрессирование заболевания после выхода пациента на пенсию, в том числе и у лиц пожилого возраста. • Воздействие токсических аэрозолей, способствующее развитию химического повреждения трахеобронхиального дерева, провоцирует более значительные изменения в воспалительном статусе профессиональных больных, чем при экспозиции инертной пыли с механическим раздражением и дистрофией мукоцилиарного аппарата. Воспалительные клетки при профессиональной ХОБЛ • • • • • Альвеолярные макрофаги Матриксные металлопротеиназы (преимущественно ММП9) Коллагеназы 1 и 2 Желатиназа А Цитокины: ФНО-α, ИЛ-8, лейкотриен В4, ИЛ-1β Оксиданты, свободные радикалы Количество макрофагов в дыхательных путях больных ХОБЛ увеличивается до 25 раз за счет: • Миграции из крови моноцитов (в ответ на моноцит-селективные хемокины) • Пролиферации и длительного выживания макрофагов в легких (уменьшается апоптоз макрофагов) Нейтрофилы • • • • • Катепсины Матриксные металлопротеиназы Эластаза Цитокины Оксиданты, свободные радикалы CD8+ T-лимфоциты Цитотоксичные медиаторы • Среди медиаторов, продуцируемых активированными клетками, в воспалении принимают участие лейкотриен В4, интерлейкин-8, фактор некроза опухоли-альфа и другие, способные повреждать структуру ткани легких и поддерживать нейтрофильное воспаление. • Инициирование воспалительного процесса при ХОБЛ происходит вследствие воздействия табачного дыма, различных поллютантов и газов, инициирующих оксидативный стресс в легких, при этом оксиданты оказывают прямое токсическое действие на структурные элементы легких соединительную ткань, ДНК, липиды и белки. Цитокины Развитие иммунного ответа организма при воздействии негативных факторов производственной среды напрямую зависит от баланса клеточно-опосредованных и гуморальных иммунных реакций, регулируемых цитокинами. Цитокины - это продуцируемые активированными клетками иммунной системы белково-пептидные факторы, осуществляющие короткодистантную регуляцию межклеточных и межсистемных взаимодействий. Классификация цитокинов по функциям Провоспалительные ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ФНОα, ИФН-γ Противовоспалительные ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, ИЛ20, ИЛ-21, трансформирующий фактор роста Регуляторные Хемокины, ростовые факторы, факторы апоптоза Цитокины определяют выживаемость клеток, стимуляцию или ингибирование их роста, дифференцировку и функциональную активацию клеток Свойства цитокинов Синтезируются в процессе реализации механизмов естественного или специфического иммунитета Служат медиаторами иммунной и воспалительной реакций, обладают аутокринной и паракринной активностью Цитокины Образуют регуляторную сеть, в которой отдельные элементы обладают синергическим или антагонистическим действием Обладают плейотропной активностью Выявление генных мутации цитокинов также является перспективным исследованием, имеющим существенное прикладное значение, так как выяснение клинического фенотипа более или менее специфичного для конкретной генной мутации, дает возможность не только доклинической диагностики болезни, но и прогнозирования её дальнейшего течения и, соответственно, рационального планирования лечебных и профилактических мероприятий. Цитокины в патогенезе ХОБЛ • У пациентов с ХОБЛ повышаются концентрации многих воспалительных медиаторов, которые привлекают воспалительные клетки из кровотока (факторы хемотаксиса), усиливают воспалительный процесс (провоспалительные цитокины) и вызывают структурные изменения (факторы роста). • Баланс системы провоспалительных и противовоспалительных цитокинов, факторов роста, регулирующих их выработку и взаимодействие, а также привлекающих к месту воспаления новые иммунокомпетентные клетки, определяет степень перехода обратимой обструкции дыхательных путей в необратимую и, следовательно, определяет тяжесть течения ХОБЛ. Одним из медиаторов, участвующих в процессах повреждения и репарации, происходящих при ХОБЛ, является провоспалительный цитокин ФНО-α, секретируемый нейтрофилами и альвеолярными макрофагами. Его роль заключается в инициации синтеза макрофагами ИЛ-1, ИЛ-6 и ИЛ-8 . ИЛ-8 является основным хемоаттрактантом нейтрофилов. В случае, когда местное воспаление неэффективно, эти медиаторы продуцируются в тканях в больших количествах, появляются в циркуляции и активируют острофазовый ответ или воспалительную реакцию. Цитокины в патогенезе ХОБЛ ИЛ-1β – наиболее чувствительный маркер патологического процесса при профессиональной ХОБЛ ИЛ-1β стимулирует и активирует Т-, Влимфоциты и нейтрофилы, необходимые для развития воспаления. Активация системы цитокинов у больных ХОБЛ является маркером прогрессирования заболевания с вовлечением в патогенез все новых и новых составляющих, включая нейрогуморальную систему организма человека, приводящую к появлению и прогрессированию легочной гипертензии, что требует особой фармакотерапевтической тактики в ведении этих больных. ИЛ-1β Воспаление в легких, характеризующееся инфильтрацией макрофагов и нейтрофилов Разрушение волокон эластина в альвеолярных перегородках Фиброз стенок бронхов ↑ продукции слизи (Lappalainen U., Whitsett JA et al., 2005) Уровень ИЛ-1β коррелирует со степенью тяжести ХОБЛ (Dina R. Hammad, A.G. Elgazzar et al., 2015) Оксидативный (окислительный) стресс – избыточная продукция активных форм кислорода и азота • Значительные количества свободных радикалов в организме продуцируют фагоцитирующие клетки при взаимодействии с возбудителями инфекции и иммунными комплексами. В норме в системе «оксиданты-антиоксиданты» сохраняется равновесие, но при чрезмерной активности продукции АФК (воздействие ряда токсических веществ, воспаление) мощности механизмов защиты не хватает и может происходить повреждение ДНК клетки, перекисное окисление липидов мембран, модификация белков. • • • • • • • Активные формы кислорода и азота: Супероксиданион Перекись водорода Оксид азота Пероксинитрит Гидроксильный радикал Гипохлорная кислота и др. АФК являются сильными окислителями или крайне реакционноспособными свободными радикалами (бирадикалами), которые разрушают клеточные структуры и функциональные молекулы Субстраты Продукты липопероксидации Модификация физико-химических свойств, биохимического состава и структуры мембран клеток Антиоксидантная система Ферменты: • Супероксиддисмутаза • Каталаза • Ферменты обмена глутатиона: • Глутатионпероксидаза • Глутатионредуктаза • Глутатион-S-трансфераза Низкомолекулярные неферментные соединения: • Восстановленный глутатион • Витамины С, Е • Цистеин • β-каротиноиды • Биофлавоноиды • Церулоплазмин и др. Оксидативный стресс при профессиональной ХОБЛ • • • • Свободные радикалы и активные формы кислорода (АФК) модифицируют радикалы аминокислотных остатков, вызывая агрегацию белков, разрывают пептидные связи, способствуют повышению чувствительности белков к протеолитической деградации. Мембраны легочной ткани содержат в избытке ненасыщенные жирные кислоты, которые являются субстратом свободнорадикального окисления АФК также могут нарушать процессы сигнализации, способствуют активации нейтрофилов и макрофагов. Оксиданты не только повреждают молекулы (белки, липиды, нуклеиновые кислоты), но также опосредуют множество процессов, благоприятствующих развитию ХОБЛ: повреждают фибробласты, снижают активность сурфактанта, стимулируют образование тромбоксана, повышают проницаемость эпителия, ухудшают функцию ресничек и т.д. У пациентов с ХОБЛ обнаруживают повышение концентраций биологических маркеров окислительного стресса в конденсате выдыхаемого воздуха, мокроте и системном кровотоке. Окислительный стресс еще больше усиливается при обострениях. (Fischer B.M. et al., 2011) Промышленная пыль Альвеолярные макрофаги, нейтрофилы Активные формы кислорода Повреждение внеклеточного матрикса и кровеносных сосудов Регуляторное воздействие на клеточную пролиферацию Ингибирование антипротеаз Стимуляция слизеобразования Апоптоз клеток Система «протеолиз-антипротеолиз» ПРОТЕОЛИЗ – особая форма биологического контроля, занимающая центральные позиции в реализации многообразных биологических процессов и быстром физиологическом ответе организма на изменяющиеся условия окружающей среды При воспалительном процессе происходит нарушение баланса системы «протеиназы-антипротеиназы», что способствует избыточной деструкции эластических волокон альвеол при воспалении и в последующем ведет к развитию эмфиземы легких. Протеолиз • Основное значение в развитии тканевого повреждения имеют фагоцитирующие клетки – нейтрофильные гранулоциты и альвеолярные макрофаги. При воспалении они накапливаются в экссудатах и во время фагоцитоза высвобождают избыточные количества высокоактивных протеиназ, имеющих в основном лизосомальное происхождение. • Главную роль в ферментативных процессах играют нейтрофильные гранулоциты, действие же макрофагов ограничивается выделением хемотактических факторов для нейтрофилов, а также стимулированием высвобождения ферментов из их азурофильных гранул. • Лизосомальные протеиназы большинства клеток представлены ферментами, относящимися к цистеиновым (катепсины В, С, Н, L и некоторые другие) и сериновым (эластаза, катепсин G) пептидгидролазам и матриксным металлопротеиназам. • Лизосомальные протеиназы участвуют в деструкции тканей: • - непосредственно воздействуя на основные компоненты межклеточного матрикса, • - путём активации других протеолитических ферментов. Роль протеиназ в регуляции биологических процессов при профессиональной бронхо-легочной патологии 1 Процессы воспаления 3 Запуск и осуществление каскадных реакций системы компонентов комплемента 2 Формирование иммунного ответа 4 Реализация межклеточных взаимодействий и координация функционирования различных клеточных систем организма Таким образом, протеиназы осуществляют регуляцию важных биологических процессов на разных уровнях: молекулярном, клеточном, органном ПРОТЕИНАЗНО-ИНГИБИТОРНАЯ СИСТЕМА Протеиназы Антипротеиназы 1 нейтрофильная эластаза(НЭ) 1 α1 - ингибитор протеиназ 2 сериновые (эластаза, катепсин G ) 2 α2 - макроглобулин 3 цистеиновые( катепсины B,C,H,L) 3 α1 - антихимотрипсин 4 металлопротеиназы 4 тканевые ингибиторы металлопротеиназ (TIMP-1,2,3,4) коллагеназы желатиназы стромелизины (ММП-1,8, (ММП -2,9) (ММП-3,10,11) 13,18) мембранный тип ММП - МТ-ММП (ММП-14,15,16,17) ММП, не относящиеся к известным подсемействам (ММП-7,12,19,20). Биологический баланс в системе протеолизантипротеолиз. Критерии оценки и прогноза. Соотношение ингибитора и протеиназ (эластаза, катепсин G) Баланс α1-ИП протеиназы Оценка состояния и прогноз Нормальное состояние "протеолиз-антипротеолиз" системы Дисбаланс α1-ИП - протеиназы N Резерв компенсаторных возможностей организма при воздействии промышленных аэрозолей. Прогноз благоприятный. α1-ИП - протеиназы Напряжение системы. Критерий воздействия этиологического фактора – промышленных аэрозолей. Прогноз удовлетворительный. α1-ИП , N - протеиназы Генетически обусловленный дефицит а1-ИП либо срыв компенсаторных механизмов, приводящих к относительному («приобретённому») дефициту α1-ИП и развитию бронхолёгочной патологии. Прогноз неблагоприятный. Системные механизмы при ХОБЛ Промышленные аэрозоли Курение Снижение физической активности Слабость скелетных мышц Кахексия Воспаление дыхательных путей • В последнее время большое значение придается изучению внелегочных проявлений ХОБЛ, способствующих полиорганному повреждению, снижению качества жизни и ухудшению прогноза для пациентов. • Особое место в нарушении гомеостаза при ХОБЛ занимает системное воспаление. Нарушение про- и противовоспалительного статуса тесно связано не только с поддержанием местного воспалительного процесса в стенке бронхов, но и с изменениями общей иммунологической реактивности, развитием гипотрофии скелетной мускулатуры и другими клиническими проявлениями. СИСТЕМНОЕ ВОСПАЛЕНИЕ Цитокины: ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-18, ФНО-α Белки острой фазы воспаления: СРБ и др. Сердечно-сосудистая патология (ассоциированная с повышением уровня СРБ, развитием эндотелиальной дисфункции) • ИБС • Хроническая сердечная недостаточность • Гипертензия Метаболические нарушения • Сахарный диабет 2 типа • Метаболический синдром • Ожирение Депрессия Патология костей • Остеопороз • Остеопения Полиморфизм генов Определение нуклеотидных замен (точечные мутации, повторы нуклеотидов) Инновационные стратегии, основанные на геномных и постгеномных технологиях заключаются в определении клинически значимых полиморфизмов генов Определение делеции – выпадение десятков или сотен нуклеотидных оснований •разработка новых методов скрининга, •ранняя диагностика, •прогнозирование рисков развития, •профилактика, •подбор лекарственной терапии, •прогноз широко распространенных мультифакториальных заболеваний, включая профессиональные и производственно-обусловленные, у работающих во вредных и опасных условиях труда Внедрение молекулярно-генетических исследований в клиническую практику дает возможность изучения индивидуальных особенностей организма с целью разработки методов профессионального отбора, выявления групп риска развития и неблагоприятного течения профессиональной респираторной патологии, что позволит оптимизировать профилактику этих заболеваний. Гены, ассоциированные с ХОБЛ • • • ХОБЛ – представитель заболеваний с генетической предрасположенностью, или мультигенных заболеваний; то есть развитие заболевания зависит от множества генов, их сочетания и взаимодействия с внешними факторами. О роли генома свидетельствует тот факт, что экспозиция доказанных факторов риска (в том числе и профессиональных поллютантов) не обязательно приводит к развитию ХОБЛ. Доказано, что в формировании ХОБЛ помимо известных экзогенных факторов (табакокурение, профессиональные агенты, атмосферные поллютанты) большое значение имеют генетические маркеры, определяющие развитие и прогрессирование данной патологии, в том числе, медиаторы воспаления, дисбаланс в системе протеолизантипротеолиз, окислительный стресс, биотрансформация ксенобиотиков. Медиаторы воспаления TNF-α Гены Фактор некроза опухоли-альфа Функция Инициация синтеза IL-1, IL-6, IL-8, оксидативный стресс TGFB1 Трансформирующий фактор роста бета IL6 Интерлейкин-6 Контроль пролиферации и дифференцировки многих типов клеток Стимулирует созревание В-лимфоцитов, синтез Т-клеток IL13 IL1B LTA IL4 Эффекторная функция Th2 клеток Регуляция воспаления Воспаление Дифференциация Th2 клеток, индукция синтеза lgE Интерлейкин-13 Интерлейкин-1 бета Лимфотоксин альфа Интерлейкин-4 Гены, ассоциированные с ХОБЛ Система «протеазы-антипротеиназы» Гены Функция SERPINЕ1 α1-антитрипсин MMP9 MMP12 Защищают ткани дыхательных путей от воздействия протеолитических ферментов Матриксная металлопротеиназа 9 Определяет действие трансформирующего фактора-b, необходимого для восстановления ткани при повреждении Матриксная металлопротеиназа 12 Воспаление дыхательных путей Окислительный стресс EPHX1 GSTP1 GSTM1 GSTT1 SOD3 Гены Функция Микросомальная Метаболизм и детоксикация экзогенных химикатов эпоксидгидроксилаза Глутатион-S-трансфераза изоформа P Оксидативный стресс (детоксикация) Глутатион-S-трансфераза изоформа М Оксидативный стресс (детоксикация) Глутатион-S-трансфераза изоформа Т Оксидативный стресс (детоксикация) Супероксиддисмутаза Защита легких и других тканей от оксидативного стресса Бронхообструкция ADRB2 Гены β2-адренорецепторы Функция Расслабление гладкой мускулатуры бронхов (Lomas D.A., Silverman E.K., 2001) Альфа1-антитрипсин (альфа1-ингибитор протеиназ) • • Альфа-1-антитрипсин — гликопротеин с молекулярной массой 52 кД и размером в 418 аминокислот Синтезируется в основном гепатоцитами, в меньших количествах — нейтрофилами, макрофагами, энтероцитами. Альфа-1-антитрипсин тормозит действие трипсина, химотрипсина, эластазы, калликреина, катепсинов и других ферментов тканевых протеаз, ограничивая таким образом избыточное повреждение тканей при воспалении. Дефицит А1-АТ приводит к повышенному накоплению протеолитических энзимов и последующему повреждению тканей. Референтные величины: до 60 лет — 0,78-2,0 г/л, старше 60 лет — 1,15-2,0 г/л Белок острой фазы. Cодержание в сыворотке повышается при воспалительных процессах до 2-3 норм. Клиническое значение имеет количественный и качественный дефект этого фермента. Недостаточность α1-антитрипсина Ген α1-антитрипсина Норма PiMM PiMS PiSS Уровень α1антитрипсина – 60% от нормы • • Z-аллель S-аллель PiSZ Уровень α1антитрипсина – 35% от нормы PiMZ PiZZ Уровень α1антитрипсина – 15% от нормы Мутации в гене α1-антитрипсина сопровождаются снижением уровня белка в сыворотке крови В настоящее время разработана α1-антитрипсин-замещающая терапия, показанием к которой являются молодой возраст пациентов и тяжелый дефицит этого гена МУТАЦИЯ S МУТАЦИЯ Z A867 -> T867 G1100 –> A1100 Glu264 -> Val264 Glu342 -> Lys342 Гетеро- или гомозиготные по Z и S аллелям варианты гена 1ингибитора протеиназ являются гипосекреторными и определяют более высокий риск развития ХОБЛ Полиморфизм гена α1-ИП у больных с бронхо-легочной патологией Бронхо-легочная патология непрофессионального генеза 10% 90% ПБА 11% 89% Профессиональная бронхо-легочная патология 5% 0% PiMZ, ZZ 95% 20% 40% 60% 80% 100% PiMM Наличие гомозиготного дефицитного варианта (ZZ) гена 1-ИП характеризуется формированием быстро прогрессирующего хронического профессионального бронхита тяжёлого течения даже при небольшом (5-7 лет) стаже работы в условиях воздействия промышленных аэрозолей в концентрациях, незначительно превышающих предельно допустимую величину За избыточный синтез ММП-1отвечает ген, расположенный в 11-й паре хромосом. Полиморфизмы инсерций/делеций гуанина (1607delG) в промоторном участке гена ММР-1 G/- : G1 -/- : G2 Семейство матрикс-разрушающих протеиназ (MMPs), состоящее из 20 энзимов, обладает деградирующей способностью в отношении компонентов внеклеточного матрикса. ММП выделяются в межклеточное пространство в неактивной форме. Индуктором их активности является нейтрофильная эластаза. Pro -MMP-1,-8, -2, 12 Нейтрофильная эластаза MMP-1,-8, -2, 12 Определение гиперсекреторного полиморфизма гена ММР-1 с 47% Частота встречаемости помощью реакции гиперсекреторных аллелей гена пиросеквенирования ММП-1 у больных профессиональной бронхолегочной патологией норма Полиморфные варианты гена ММП-1 G1 15% G1 G2 Отсутствие мутации У 47% обследуемых лиц с бронхолегочной патологией выявлен гетерозиготный генотип (G1), у 15% - гомозиготный генотип (G2) гена ММР1, ассоциированных с повышением секреции ММР1, обладающей деструктивным действием Встречаемость нормального, гомо и гетерозиготного вариантов гена ММП-1 в зависимости от нозологической формы патологии Профессиоанльная бронхиальная астма 51% 49% Гиперчувствительный пневмонит 52% 48% 83% Силикоз Профессиональный хронический бронхит G2 38% Работники АЦК 0% 17% 85% 15% 49% 20% Мутация G1/G2 51% 40% 60% 80% Отсутствие мутации 100% Примеры клинически значимых полиморфизмов генов цитокинов Противовоспалительные цитокины, ограничивающие развитие воспаления Интерлейкин 4 – полиморфизм С589Т Интерлейкин 10 – полиморфизмы С819Т, G1082A, С592А Провоспалительные цитокины, обеспечивающие мобилизацию воспалительного ответа Фактор некроза опухоли-α (ФНОα) - полиморфизм G308А Выявление генных мутации цитокинов также является перспективным исследованием, имеющим существенное прикладное значение, так как выяснение клинического фенотипа более или менее специфичного для конкретной генной мутации, дает возможность не только доклинической диагностики болезни, но и прогнозирования её дальнейшего течения и, соответственно, рационального планирования лечебных и профилактических мероприятий. Группы белков и их функциональное значение Транспортные белки Протеиназы -эластаза - трансферрин - альбумин - β-глобулины (β-липопротеиды) - гаптоглобин Белки С3 – компонент С – реактивный белок Фибриноген α1 - глобулины: α1-антитрипсин, α1 – кислый гликопротеин; α2 – глобулины: гаптоглобин, α2 –макроглобулин, церулоплазмин Факторы свертывания Ингибиторы протеиназ - протромбин - фибриноген -1 – антитрипсин -2 - макроглобулин Белки, поддерживающие онкотическое давление - альбумин и все белки Белки острой фазы (БОФ) Опсонины С-реактивный белок - фибронектин - Белки, характерные для хронического воспалительного процесса -γ-глобулины Медиаторы воспаления Связывание свободных радикалов Общие функции, характерные для белков острой фазы воспаления Бактериостатическое действие Активация комплемента Усиление коагуляции Концентрация белка в сыворотке повышается в острого воспаления или повреждения период Повышение в крови связано с действием медиаторов воспаления ( кининов, биогенных аминов, пептидов, простагландинов) Величина изменения концентрации белков зависит от степени выраженности воспалительной реакции Эффект изменения концентрации белка направлен на восстановление гомеостаза всего организма в целом Общие реакции, характерные для белков Исследования белков является эффективным для прогноза острой фазы течения заболевания, эффективности проводимых лечебных мероприятий, в некоторых случаях – для оценки риска развития заболеваний органов дыхания Гены-триггеры и предикторы развития профессиональной бронхолегочной патологии Промышленные аэрозоли ХОБЛ Гены цитокинов Противовоспалительные (ИЛ-10; ИЛ-4) Провоспалительные (ФНОα) Гены системы оксидантыантиоксиданты Протеиназноингибиторная система Ген ММР1, 12 Ген α 1-ИП ↑ α1-ИП; гаптоглобина; α-1 кислого гликопротеида; СРБ ↓Церулоплазмина; трансферрина. GSTM1, EPHX-1 Заключение • Таким образом, перечисленные механизмы не исчерпывают всей сложной иерархии патогенеза ХОБЛ, а скорее представляют объекты проводимых в настоящее время фундаментальных и клинических исследований, а также потенциальные «точки» приложения методов диагностики и лечения. • Знания о генетической предрасположенности к ХОБЛ открывают для профессиональной клиники возможности персонифицированной медицины. • Оценка риска развития заболевания при контакте с тем или иным фактором – потенциально возможный качественно новый уровень профилактики профессиональных заболеваний. • Знание степени риска профессиональной ХОБЛ позволит обоснованно сформулировать рекомендации по рациональному трудоустройству или определить показания к регулярной оценке функции дыхания с целью раннего выявления заболевания.
