ВВЕДЕНИЕ
Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) характеризуется высокой заболеваемостью и смертностью и связана со значительным социально-экономическим ущербом. Это заболевание лидирует среди причин смерти, занимая в структуре летальности 3-е место, а среди причин инвалидности – 5-е место в мире. Каждый год от ХОБЛ умирает около 2,8 млн человек, что составляет 4,8% от общего количества причин смерти [1].
Хроническое системное воспаление (СВ), являющееся неотъемлемой частью патогенеза ХОБЛ, сопровождается тотальной воспалительной реактивностью эндотелиальных клеток и элементов соединительной ткани, активизацией плазменных и тромбоцитарных факторов крови с последующими нарушениями периферического кровообращения в органах и тканях [2]. Доказательством этому служат исследования, определяющие роль повышения активности провоспалительных цитокинов при ХОБЛ. Данный рост способствует гиперкоагуляции, нарушению сосудистого тонуса с развитием эндотелиальной дисфункции (ЭД), прогрессированию гиперлипидемии и ремоделированию миокарда [3–5].
В последние годы уделяется серьезное внимание значимости выраженности СВ и ЭД при ХОБЛ, поскольку они коррелируют не только со степенью тяжести основного заболевания, но и с высоким сердечно-сосудистым риском [5, 6]. Важна не только оценка воспроизводимости биомаркеров СВ и ЭД при ХОБЛ, но и их корреляция с фенотипом заболевания с учетом специфики клинических проявлений и патогенеза.
Современные принципы лечения ХОБЛ ориентированы на выраженность СВ, ЭД и тяжесть нарушений бронхиальной проходимости [5–7]. В то же время остается важным индивидуальный подход к пациенту, когда принимаются во внимание патогенетические особенности клинических фенотипов с целью снижения темпов прогрессирования основного заболевания и профилактики коморбидной и сопутствующей патологии.
Цель исследования – оценить диагностическое значение маркеров СВ и ЭД в формировании клинических фенотипов ХОБЛ.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В исследование вошли 78 больных ХОБЛ. Медиана возраста составила 61 (95% доверительный интервал (ДИ): 58,9–62,4) год, медиана длительности основного заболевания – 8 (95% ДИ: 4,7– 9,5) лет. Среди исследуемых было 58 (73%) мужчин в возрасте от 43 до 72 лет (средний возраст 63,94 ± 6,42 года) и 20 женщин (27%) в возрасте от 46 до 70 лет (средний возраст 60,66 ± 7,82 года). Диагноз ХОБЛ был установлен в соответствии с глобальной инициативой GOLD и клиническими рекомендациями Минздрава России на основе комплексной оценки симптомов заболевания, данных анамнеза, объективного статуса и спирометрии [7, 8].
Критерии включения в исследование:
- подписанное информированное добровольное согласие на участие в исследовании;
- возраст старше 18 лет;
- установленный диагноз не менее чем за 12 мес. до включения в исследование, высокий риск развития обострений и наличие выраженных клинических симптомов основного заболевания.
Критерии исключения:
- крайне тяжелая степень бронхиальной обструкции;
- острые и хронические формы ишемической болезни сердца;
- артериальная гипертензия 2–3-й стадии;
- пороки сердца;
- фибрилляция предсердий (постоянная форма);
- некоронарогенные заболевания миокарда (кардиомиопатии, миокардиты);
- хроническая сердечная недостаточность выше I стадии;
- сахарный диабет;
- ожирение (индекс массы тела > 30 кг/м2);
- индекс массы тела < 18,5 кг/м2;
- заболевания печени и почек в стадии декомпенсации.
Исследование одобрил локальный этический комитет ФГБОУ ВО «Ростовский государственный медицинский университет» Минздрава России.
Для реализации поставленной цели были сформированы две основных группы исследования. Классифицирующим признаком выступал клинический фенотип заболевания в соответствии с клиническими рекомендациями по ведению больных ХОБЛ 2021, 2023 г. [7, 8]:
- группа 1 – 40 больных ХОБЛ с бронхитическим фенотипом: 32 (80%) мужчины и 8 женщин (20%) в возрасте от 44 до 72 лет (средний возраст 64,0 ± 7,8 года);
- группа 2 – 38 больных ХОБЛ с эмфизематозным фенотипом: 26 (65%) мужчин и 12 женщин (35%) в возрасте от 54 до 72 лет (средний возраст 64,4 ± 6,7 года).
Группу контроля образовали 18 практически здоровых человек. Исследуемые группы были сопоставимы по полу (р = 0,25), возрасту (р = 0,37) и компонентам базисной медикаментозной терапии (р = 0,58).
Всем пациентам проводилось общее клинико-лабораторное обследование, выраженность клинических проявлений определялась по визуальной аналоговой шкале (ВАШ).
Для оценки степени СВ у участников всех исследуемых групп измерялась концентрация фибриногена, С-реактивного белка (СРБ), фактора некроза опухоли-альфа (ФНО-α), растворимой формы молекулы межклеточной адгезии-1 (sICAM-1) в сыворотке крови.
Для определения выраженности ЭД изучалась концентрация человеческого тромбоцитарного фактора роста АА (PDGF-AA) в слюне, молекулы адгезии сосудистого эндотелия 1-го типа (VCAM-1) в сыворотке крови. В качестве дополнительного маркера производилась оценка антигена фактора Виллебранда.
Уровень показателей СВ и ЭД определяли методом иммуноферментного анализа с использованием наборов реактивов Quantikine™ ELISA Human Immunoassay (R&D Systems Inc., США).
Статистическая обработка результатов
Сбор и формирование базы данных осуществлялись при помощи программы Microsoft Excel 2007 (MS Office, Microsoft, США), обработка результатов выполнялась с применением программного пакета SPSS Statistic 26.0 (IBM Statistic, США). В описании использовались медиана (Me) и 25-й, 75-й перцентили (Q1: Q3), для описательной статистики был задействован показатель среднего и стандартного отклонения – М ± SD.
При проведении попарного сравнительного анализа независимых данных для оценки применялся непараметрический критерий Манна – Уитни. Различия между группами считались статистически значимыми при р ≤ 0,05. Для классификационного анализа и определения диагностической эффективности прогностической модели использовался метод ROC-анализа.
РЕЗУЛЬТАТЫ
В исследуемых группах пациентов статистически значимых различий в клинических проявлениях ХОБЛ практически не наблюдалось: по большинству соответствующих параметров группы были равнозначны вне зависимости от вида фенотипа заболевания (р > 0,05 согласно критерию Манна – Уитни). Сглаживание разницы между клиническими проявлениями фенотипов ХОБЛ на фоне высокого риска развития обострений отмечалось в связи с выраженным СВ и воспалением дыхательных путей на фоне развития динамической гиперинфляции легких и повышенной восприимчивости к инфекции на фоне частых обострений (табл. 1).
Исключения составили индекс коморбидности (р = 0,024), который оказался выше у пациентов с эмфизематозным фенотипом, и показатели, характеризующие выраженность респираторной симптоматики: выраженность одышки по шкале mMRc (р = 0,05), выраженность кашля днем (р < 0,001), интенсивность отхождения мокроты (р = 0,003), которые были выше у пациентов с бронхитическим фенотипом.
Фибриноген, СРБ и ФНО-α давно присоединились к растущему списку биомаркеров, которые могут отличать лиц с ХОБЛ от контрольной группы на популяционном уровне. Интересно то, каким образом они по отдельности или в виде составных маркеров могут быть полезны в клинической практике при выявлении фенотипов заболевания (при условии, если их вклад в патогенез в каждом случае будет достоверен).
Анализ полученных результатов показал, что вне зависимости от клинического фенотипа при развитии ХОБЛ имелось статистически значимое увеличение уровня всех маркеров СВ в сравнении с группой контроля (табл. 2): СРБ (р1–2 = 0,01, р1–3 = 0,01), фибриногена (р1–2 = 0,01, р1–3 = 0,02), ФНО-α (р1–2 = 0,01, р1–3 = 0,01), sICAM-1 (р1–2 = 0,01, р1–3 = 0,01), а также всех маркеров активации сосудистого эндотелия – VCAM-1 (р1–2 = 0,01, р1–3 = 0,01), PDGF-AA (р1–2 = 0,01, р1–3 = 0,01), антигена фактора Виллебранда (р1–2 = 0,01, р1–3 = 0,01).
Среднее значение СРБ в группе контроля было равно 2,3 ± 1,4 (0; 5) г/л против 17 ± 14 (0,51; 176) при бронхитическом и 15,1 ± 12 (0,1; 86,4) г/л при эмфизематозном фенотипе. Уровень фибриногена в среднем составил 2,8 ± 0,7 (1,9; 4,1) г/л в контроле и 5,4 ± 2,9 (1,94; 16,6) и 5 ± 2 (1,9; 10,1) г/л в соответствующих исследуемых группах. Концентрации ФНО-α в группе контроля варьировали от 0,83 до 3 пг/мл (средний показатель 1,73 ± 0,7), в группе 1 – от 12 до 31 (23,7 ± 16), в группе 2 – от 6,2 до 35,8 (14,1 ± 9,7) пг/мл.
По данным анализа активности молекул адгезии, содержание sICAM-1 в группе контроля в среднем равнялось 127 ± 35,4 (176; 299) пг/ мл против 223 ± 50 (118; 299,2) при бронхитическом и 242,6 ± 29 (189,9; 299,8) пг/мл при эмфизематозном фенотипах. Средний уровень VCAM-1 в группе контроля составил 454,8 ± 95,8 (300; 602) пг/мл против 1300,4 ± 245,5 (789; 1822) в группе 1 и 1290,1 ± 248,2 (878; 1924) пг/мл в группе 2, что свидетельствует о высоком уровне активности маркеров СВ и выраженной активации сосудистого эндотелия у всех пациентов с ХОБЛ вне зависимости от клинического фенотипа заболевания.
PDGF-AA в основном продуцируется фибробластами и гладкомышечными клетками сосудов. При этом возможное содержание его в тромбоцитах достигает 70%. Кроме того, этот тромбоцитарный фактор роста, выделяясь из альвеолярных макрофагов, способствует развитию пневмофиброза. Установлено также, что с активностью PDGF-AA ассоциированы развитие атеросклеротического процесса и индуцирование выработки протоонкогенов [9, 10].
В рамках нашего исследования средний уровень PDGF-AA в контрольной группе равнялся 86,6 ± 8,7 (66; 99) пг/мл против 352 ± 99 (200,7; 490,4) при бронхитическом и 453,7 ± 261 (112,5; 799,1) пг/ мл при эмфизематозном фенотипе. Полученные результаты позволяют говорить о значимой динамике роста активности данного маркера ЭД у пациентов с бронхитическим и эмфизематозном фенотипах ХОБЛ в сравнении с контрольной группой, что может указывать на выраженную пролиферацию гладкомышечной и соединительной ткани при развитии заболевания вне зависимости от его клинического фенотипа.
Уровень антигена фактора Виллебранда колебался в группе контроля от 148 до 198,1 Ед./мл при среднем значении 172 ± 36,7, при этом в группе 1 среднее его значение составило 180,6 ± 10 (143; 198), а в группе 2 – 183,8 ± 8 (164; 196) Ед./мл. Полученный результат дает основания предположить, что система гемостаза у больных ХОБЛ с ее различными фенотипическими проявлениями не поддерживается адекватным уровнем компенсаторных сдвигов, направленных на преодоление коагуляционного стресса. Это проявляется повышенным содержанием маркеров коагуляции, в частности фактора Виллебранда.
Также нами был выполнен сравнительный анализ состояния маркеров СВ и активации эндотелия у больных с ХОБЛ с высоким риском развития обострения в зависимости от фенотипа. Отметим, что статистически значимые различия зарегистрированы при оценке уровня ФНО-α (р = 0,034), фактора Виллебранда (р = 0,005) и sICAM-1 (р = 0,049).
При оценке зависимости вероятности формирования бронхитического фенотипа от уровня ФНО-α с помощью ROC-анализа была получена кривая, площадь под которой составила AUC = 0,8 ± 0,1 (95% ДИ: 0,6–1). Модель была статистически значимой (p = 0,034). Пороговый уровень ФНО-α составил 12 пг/мл. При значениях выше этой величины или равном ей прогнозировался бронхитический, в остальных случаях эмфизематозный фенотип ХОБЛ. Чувствительность и специфичность модели составили 98,6 и 66,7% соответственно, диагностическая значимость теста – 89%.
При оценке зависимости вероятности формирования бронхитического фенотипа от уровня ICAM-1 с помощью ROC-анализа площадь под ROC-кривой составила AUC = 0,8 ± 0,07 (95% ДИ: 0,5–0,8). Полученная модель была статистически значимой (p = 0,049).
Пороговое значение ICAM-1 равнялось 234,5 пг/мл. При уровне sICAM-1 ниже данной величины прогнозировался бронхитический фенотип ХОБЛ, при показателе ≥ 234,5 пг/мл – эмфизематозный. Чувствительность и специфичность модели составили 97,8 и 83,3% соответственно, диагностическая значимость теста – 87%.
Подчеркнем, что при оценке диагностической значимости активности ФНО-α и ICAM-1 в формировании клинических фенотипов ХОБЛ чувствительность модели преобладала над специфичностью.
Таким образом, у больных ХОБЛ определение уровня ФНО-α и ICAM-1 можно использовать как метод для дифференцировки клинических фенотипов заболевания. При содержании ФНО-α ≥ 12 пг/ мл можно прогнозировать формирование бронхитического фенотипа, при концентрации ICAM-1 ≥ 234,5 пг/мл – эмфизематозного.
ОБСУЖДЕНИЕ
У всех пациентов с ХОБЛ, независимо от клинического фенотипа, наблюдались изменения активности биомаркеров по сравнению с контрольной группой, что соответствует имеющимся данным литературы. В исследовании Е.П. Алексеевой с соавт., проведенном на большой группе пациентов с легкой и средней степенью тяжести ХОБЛ, был изучен уровень СРБ наряду с фибронектином и высокомолекулярным гликопротеином. Этот биомаркер оказался независимым предиктором смертности (особенно сердечной) в течение семилетнего наблюдения за пациентами с ХОБЛ [11]. Mosrane Y. et al., исследуя роль 36 биомаркеров (СРБ, интерлейкин 6, ФНО-α и др.) у больных ХОБЛ как в период обострения, так и вне его, продемонстрировали, что СРБ (или любой другой маркер по отдельности) не обладает достаточной чувствительностью и специфичностью для определения обострения заболевания без наличия клинических признаков. Тем не менее он оказался самым информативным среди 36 изученных маркеров. Кроме того, в этом исследовании была подтверждена роль большинства маркеров (СРБ, фибриногена, ФНО-α и др.) в воспалительных реакциях и ремоделировании легочной ткани при ХОБЛ [12].
Ранее в нескольких метаанализах оценивалась связь между уровнями ФНО-α и ХОБЛ, однако выводы были противоречивыми. Так, Yuan C. et al., выполнив метаанализ 14 исследований, сообщили о значительной корреляции между уровнями системных маркеров воспаления, включая ФНО-α, и функцией легких [4].
Отметим, что основным ограничением предыдущих метаанализов являлось относительно небольшое количество включенных исследований.
Метаанализ Mosrane Y. et al. с участием 4152 пациентов с ХОБЛ и 1639 здоровых лиц также продемонстрировал, что у больных ХОБЛ уровень ФНО-α был значительно выше, чем в контроле [12].
Результаты нашего исследования относительно уровней этого биомаркера при ХОБЛ в целом совпадают с выводами многих других научных работ, однако ряд исследователей приводит иные данные на этот счет. Например, Schmidt-loanas M. et al. предположили отсутствие существенной корреляции между уровнями ФНО-α и обострением ХОБЛ [13]. Схожее заключение было сделано и по результатам метаанализа 24 исследований, проведенного Su B. et al. [14]. Kosacka M. et al. также не наблюдали очевидной разницы концентраций ФНО-α в сыворотке крови между пациентами с ХОБЛ и контрольной группой [15]. Это несоответствие между результатами исследований может быть объяснено различиями в дизайне и включением пациентов с разными исходными характеристиками.
Результаты настоящего исследования могут быть объяснены следующими факторами:
- генетическими или конституциональными различиями между пациентами с ХОБЛ и контрольной группой, которые предрасполагают как к системному, так и к легочному воспалению;
- тем, что во время развития воспалительных процессов активированные клетки и высвобождаемые медиаторы воспаления, в том числе ФНО-α, могут разрушать структуру легких и способствовать воспалительной реакции нейтрофилов [14];
- повышением уровня воспаления на фоне более выраженного локального процесса в легких, причиной которого служат окислительный стресс и гипоксия, развивающиеся при воздействие табачного дыма [15].
Таким образом, в нашей работе выявлена значимая связь между ХОБЛ и повышенным уровнем ФНО-α. Полученные результаты подтверждают роль ФНО-α в формировании и развитии заболевания, а также потенциал его использования в качестве биомаркера и терапевтической мишени при ХОБЛ.
Данные доступной литературы о роли растворимых молекул адгезии при ХОБЛ довольно противоречивы: в исследованиях наблюдаются значительные различия по тяжести заболевания у включенных пациентов, а также разница в методах, используемых для анализа образцов, что затрудняет прямое сравнение результатов. Полученные в нашем исследовании результаты показали высокую степень активности ICAM-1 во всех исследуемых группах. Этот вывод согласуется с данными Willeit K. et al. [16], которые обнаружили повышенные уровни циркулирующего ICAM-1 у больных ХОБЛ с объемом форсированного выдоха за 1-ю секунду (ОФВ1) 60–70% от прогнозируемого значения. В отличие от этой работы, Emami M. et al. продемонстрировали менее выраженную активность ICAM-1 у пациентов с ХОБЛ относительно курильщиков без патологии (ограничение исследования – участие больных с ОФВ1 в среднем 33% от прогнозируемого значения) [17].
Необходимо отметить, что основные источники ICAM-1 – эпителиальные клетки бронхов и эндотелиальные клетки. Последние реагируют на провоспалительные стимулы повышенной выработкой ICAM-1. Повышенные уровни ФНО-α и других провоспалительных цитокинов выступают общим признаком ХОБЛ, который, вероятно, имеет значение для повышенных уровней sICAM-1, отмечаемых при патологии [18].
Таким образом, предположительно существует связь между развитием и прогрессированием ХОБЛ и уровнем ICAM-1, а результаты нашей работы свидетельствуют, что, хотя общая роль растворимых молекул адгезии при ХОБЛ все еще требует дальнейших исследований, некоторые молекулы, например сывороточный уровень sICAM-1, могут считаться маркерами СВ и выраженности ЭД при ХОБЛ.
Поскольку во многих исследованиях выявлена взаимосвязь VCAM-1 и PDGF-AA с атеросклеротическим поражением [5, 6, 18, 19], у больных с их высокой активностью можно прогнозировать повышение риска развития сопутствующей кардиоваскулярной патологии и использовать данные маркеры для выявления пациентов с ХОБЛ, имеющих высокую вероятность сердечно-сосудистых осложнений на фоне основного заболевания.
В современной отечественной и зарубежной литературе мы не встретили исследований, посвященных изучению активности VCAM- 1 и PDGF-AA у пациентов с ХОБЛ. Однако можно допустить, что полученный в данном исследовании повышенный уровень циркулирующего VCAM-1 и PDGF-AA у больных ХОБЛ вне зависимости от клинического фенотипа является результатом чрезмерной поверхностной активации, считающейся ведущей в процессах адгезии и миграции лейкоцитов в ткани и при этом способствующей прогрессированию воспалительного процесса.
Некоторые данные клинических исследований продемонстрировали, что VCAM-1 и PDGF-AA имеют отношение к различным кардиологическим заболеваниям, включая застойную сердечную недостаточность, ишемическую и ревматическую болезнь сердца. Более высокие уровни VCAM-1 в сыворотке крови некоторые авторы связывают с впервые возникшей фибрилляцией предсердий [18]. Несколько фундаментальных исследований показали, что экспрессия VCAM- 1 повышена в сосудистой ткани и потенциально способствует воспалению сосудов, которому сопутствуют патологические изменения, определяемые in vitro и in vivo [19]. Таким образом, на основании полученных нами результатов можно заключить, что повышенный сывороточный уровень VCAM-1 и PDGF-AA можно использовать как биомаркер выраженности ЭД у пациентов с ХОБЛ. Оценка активности VCAM- 1 и PDGF-AA может позволить на ранней стадии ХОБЛ выявить пациентов, подверженных риску развития сердечно-сосудистых осложнений.
Также данные проведенного исследования дают основания выдвинуть гипотезу, что система гемостаза у больных ХОБЛ с ее различными фенотипическими проявлениями не поддерживается адекватным уровнем компенсаторных сдвигов, направленных на преодоление коагуляционных нарушений. У больных ХОБЛ имеет место состояние гемостазиологического стресса, проявляющегося повышенным уровнем маркеров коагуляции, в частности фактора Виллебранда.
Полученные нами результаты совпадают с данными других исследователей. Это касается, в частности, работы Э.А. Абдуганиевой с соавт., обнаруживших возрастание концентрации фибриногена, D-димера, фактора VIII и фактора Виллебранда у больных ХОБЛ без обострения [20], а также исследования А.Г. Чучалина с соавт., которые в ходе изучения взаимосвязи гемостаза с маркерами СВ при наличии сопутствующей сердечной недостаточности и ожирения определили, что обострение ХОБЛ способствует повышению плазменной активности комплекса тромбин-антитромбин, гомоцистеина, ингибитора активатора плазминогена 1-го типа, фактора Виллебранда и эндотелина-1, отражающих протромботические сдвиги гемостаза на фоне ЭД [21].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Развитие ХОБЛ характеризуется выраженным СВ, развитием ЭД и гемостазиологического стресса, которые проявляются значительной экспрессией уровня фибриногена, СРБ, ФНО-α, sICAM-1, VCAM-1, PDGF-AA вне зависимости от клинического фенотипа заболевания.
2. Уровень ФНО-α и sICAM-1 служит более специфичным маркером выраженности СВ и ЭД при развитии ХОБЛ независимо от клинического фенотипа заболевания.
3. Определяемая активность VCAM-1 и PDGF-AA может быть использована в качестве диагностического биомаркера выраженности ЭД у больных ХОБЛ при любом клиническом фенотипе заболевания.
4. Подтверждена диагностическая значимость биомаркеров ФНО-α и ICAM-1 для дифференцировки бронхитического и эмфизематозного фенотипов ХОБЛ: при концентрации ФНО-α ≥ 12 пг/ мл может прогнозироваться развитие бронхитического фенотипа, при уровне ICAM-1 ≥ 234,5 пг/мл – эмфизематозного фенотипа.
