Введение
Бронхолегочная дисплазия (БЛД) – полиэтиологическое хроническое заболевание морфологически незрелых легких, развивающееся у новорожденных, главным образом глубоко недоношенных детей, в результате интенсивной терапии респираторного дистресс-синдрома (РДС) и/или пневмонии [2]. Совершенствование технологий выхаживания и респираторной поддержки позволяет сохранять жизнь детям, однако при этом отмечается рост частоты БЛД в последнее десятилетие. Целью обзора литературы стал анализ проведенных исследований, рассматривающих влияние генетических полиморфизмов генов белков сурфактанта, рецептора витамина D (VDR), матриксных металлопротеиназ, факторов иммунного воспаления в качестве кандидатных в реализации БЛД у детей, а также влияющих на варианты течения и возможные исходы заболевания. Сбор информации проводили с помощью поисковых информационных систем и библиотечных баз данных методом анализа и интерпретации материала. Проведен анализ исследований, в которых освещены изученные генетические предикторы БЛД у детей.
Обсуждение
На сегодняшний день БЛД лидирует среди форм хронической бронхолегочной патологии в детском возрасте. Несмотря на успехи, достигнутые в понимании патогенеза заболевания, разработки программ лечения и реабилитации детей с данным недугом, заболевание характеризуется частыми обострениями, приводящими к госпитализации детей, высоким уровнем инвалидизации и экономических затрат, что и обусловливает высокую медико-социальную значимость проблемы в современных условиях [1, 2].
В исследованиях последних лет доказано, что возникновение первичной воспалительной реакции легочной ткани у недоношенных детей практически всегда неизбежно [2, 3]. Однако развитие БЛД у новорожденных и особенности его течения зависят от ряда эндогенных и экзогенных факторов. [4–6]. Генетические полиморфизмы могут реализовывать свое действие и влиять на различные патогенетические звенья БЛД, чем и объясняется вариабельность клинического течения и исходов заболевания при идентичных условиях выхаживания [7, 8]. Учитывая многообразие фенотипического влияния генов на течение и прогноз заболевания, в настоящее время происходит перенос внимания на генетические основы БЛД. Согласно данным современных медицинским обзоров, наибольший интерес представляет изучение генов модификаторов сурфактанта, клеточных протеиназ, иммунного воспаления [7–9].
Доказана интерференция полиморфных вариантов генов иммунного реагирования на клиническую вариабельность, особенности течение и прогноз таких хронических заболеваний, как сахарный диабет, муковисцидоз, ревматоидный артрит, бронхиальная астма, за счет влияния на направленность и интенсивность иммунологических реакций как при инфекционном, так и при асептическом воспалении. На сегодняшний день имеется ограниченное количество работ как в нашей стране, так и за рубежом, раскрывающих влияние генов модуляторов иммунного ответа на течение БЛД [8, 9].
В последнее десятилетие проведено несколько исследований по геномным ассоциациям (GWAS) для выявления потенциальных однонуклеотидных полиморфизмов с фенотипическим эффектом на реализацию, особенности течения и исходов БЛД у детей. Наиболее репрезентативное исследование оценивало более 1700 недоношенных детей. Авторами проанализированы многочисленные локусы генов, однако не выявлены конкретные полиморфизмы, которые были бы ассоциированы с предрасположенностью к заболеванию [9]. Согласно данным другого крупного генетического исследования, включившего 1470 больных с диагнозом БЛД, было доказано, что ген SPOCK2 может быть кандидатным и являться ключевым регулятором альвеоляризации, таким образом оказывать влияние на вероятность реализации заболевания [8, 9]. Достижения в области геномики и протеомики позволяют предположить, что регуляторы восприимчивости могут быть в конечном итоге идентифицированы, что потенциально позволяет проводить таргетную персонифицированную терапию у детей с БЛД.
Варианты полиморфизмов генов затрагивают большинство звеньев патогенеза заболевания: систему сурфактанта, внутриклеточного матрикса, ферментов перекисного окисления липидов, фактора роста фибробластов, цитокинов, ксенобиотиков и ферментов антиоксидантной системы. По данным исследования А.С. Панченко, полиморфный генотип His/His гена микросомальной эпоксидгидролазы (ЕРНХ113) и С/С гена эндотелиальной системы оксида азота (NOS3 786), а также гетерозиготный вариант С/Т гена фермента митохондриальной супероксиддисмутазы (MnSOD 60) встречались чаще у детей с БЛД, что позволяет оценить влияние данных полиморфизмов на вероятность возникновения заболевания [8, 9].
Согласно современным представлениям, свободно радикальное окисление может являться ключевым звеном в механизме формирования хронических бронхолегочных заболеваний [3, 5]. Таким образом, углубление понимания влияния полиморфных локусов генов детоксикации ксенобиотиков, ферментов антиоксидантной защиты, ангиотензинпревращающего фермента, синтетазы окиси азота и различных интерлейкинов на клинические особенности остается перспективным направлением для уточнения патогенетических основ БЛД на современном этапе.
Генетический полиморфизм ферментов антиоксидантной системы организма человека в последнее время стал одним из наиболее привлекательных объектов в изучении этиологии и патогенеза сердечно-сосудистых заболеваний и бронхолегочной системы детей и взрослых [9]. Среди многочисленных механизмов антиоксидантной защиты и системы цитопротекции особое место занимает семейство ферментов глутатион-S-трансфераз (ГSТ), внутри которого наиболее частыми объектами для молекулярно-генетических исследований являются гены ГSTM1, ГSTT1 и ГSTP1. В 2013 г. были представлены итоги проведенного генетического исследования под руководством P. Karagianni. Выявлено, что гомозиготные генотипы Ile/Ile полиморфизма c.313A>G (p.Ile105Val) гена ГSTP1 с одинаковой частотой встречались как у недоношенных детей с реализацией заболевания, так без формирования БЛД. Таким образом, анализ полученных данных не выявил различий в распределении частоты аллелей и генотипов полиморфизма p.Ile105Val гена ГSTP1 между группами детей, сформировавших и не сформировавших БЛД, при идентичных условиях выхаживания младенцев [10].
Е.Б. Павлиновой (2011) рассмотрена вероятность влияния полиморфных вариантов генов митохондриальной супероксиддисмутазы (MnSOD) и глутатионцистеинлигазы (GCL) у недоношенных детей группы риска на развитие БЛД. В ходе исследования автором доказано, что пациенты данной когорты статистически значимо чаще являлись носителями минорных аллелей 129Т GCLC и 60Т SOD2 [10, 11]. Прогностическая значимость признаков, влияющих на формирование БЛД, была достоверно выше у недоношенных из группы риска, имевших гетерозиготное и гомозиготное носительство минорных аллелей гена GCL. Половина детей, развивших БЛД, имели гетерозиготный генотип 129 СТ GCLC, полиморфный генотип 58ТС SOD2 был диагностирован у 25% пациентов [11–13].
В исследованиях В.А. Невзорова (2013) показана связь риска формирования БЛД и однонуклеотидная замена гена глутатион-S-транферазы Р1. Выявлено, что полиморфизм 105 I/V и 114 А/V глютатионтрансферазы и полиморфизм 113Т/Н микросомальной эпоксидгидролазы ЕРНXI оказывают влияние на варианты исхода БЛД, а именно ассоциированы с развитием хронического бронхита с обструктивным компонентом [9].
В патогенезе развития БЛД имеет значение участие ферментов деградации внеклеточного матрикса – металлопротеиназ (ММП). Как известно, MMП-9 (желатиназа-B) – один из ферментов, участвующих в ремоделинге структур внеклеточного матрикса, в процессах воспаления, заживления ран, мобилизации матрикс-связанных факторов роста и процессинге цитокинов. ММР-9 способна секретироваться различными клетками, например моноцитами, макрофагами, нейтрофилами, кератиноцитами, фибробластами, остеокластами, хондроцитами, сателлитными клетками скелетных мышц, эндотелиальными клетками.
К субстратам для MMP-9 относятся различные варианты белковых матриксов, в т.ч. и денатурированный коллаген I типа (желатин), а также нативные коллагены типов IV, V, VII, X и XI, фибронектин, витронектин, ИЛ-1β и энтактин, молекула которого соединяет ламинин и коллаген IV типа [9, 14, 15].
В 2013 г. было опубликовано масштабное исследование под руководством M. Rezvani, в котором отмечалось, что из 284 глубоконедоношенных детей около 15% (45 детей) сформировали БЛД различной степени тяжести. В ходе проведенной работы установлен генотип, определявший развитие БЛД у глубоконедоношенных детей, ассоциированный со снижением активности ММП-2 и ММП-16, уровень которых определялся в трахеобронхиальном аспирате на 3-й день жизни. С учетом массы тела и этнической принадлежности ребенка произведен генетический анализ, выявивший, что ТТ-генотип ММП-16, С/Т (rs2664352) и GG-генотип ММП-16 являлись упреждающими для развития заболевания [15].
В исследованиях M. Yang (2013) при анализе профиля экспрессии генов, связанных с ангиогенезом, и генов ММП у недоношенных детей с БЛД показано, что из 27 обнаруженных ММП и ТИМП, MMП-8, -9, -25, ТИМП-2 и -3 подвергались генетической вариабельности. Уровни тромбоспондина-1, MMП-8, -9, -25, ТИМП-2 и -3 были ассоциированы с генетическими полиморфизмами и увеличивались по мере нарастания тяжести БЛД и ретинопатии недоношенных, тогда как ETS1, LEF1 и SPOCK2 демонстрировали противоположную тенденцию. Была доказана положительная корреляционная связь между уровнями тромбоспондина-1 и CD36 (рецептор тромбоспондина-1) в образцах сыворотки крови недоношенных детей. Данное исследование указывает на то, что повышенная регуляция тромбоспондина-1 и пониженная регуляция ETS1, LEF1 стимулируют БЛД у недоношенных детей, нарушая образование кровеносных сосудов, не нарушая регуляции ММПs и ТИМП [16].
Большой интерес представляет исследование российских ученых под руководством В.К. Пожарищенской, представленное в 2019 г. В работе изучено влияние возможных кандидатных генов ММП, влияющих на формирование БЛД у недоношенных младенцев, а именно ММП-2 (rs7201, rs17301608, rs243865), ММП-9 (rs20544, rs3918242, rs17576), ММП-12 (rs2276109, rs652438), ММП-16 (rs2664352) и формированием БЛД. Согласно полученным данным, варианты rs652438 и rs694739 были ассоциированы с формированием БЛД у недоношенных детей. Достоверно чаще в группе недоношенных детей, сформировавших БЛД, по сравнению с группой контроля встречались мутантный аллель С и ассоциированные с ним генотипы (СС и СТ) варианта g.102736642T>C (rs652438) гена MMП-12 и варианта rs 694739 гена LOC102823878 [17].
Представляет интерес исследование, проведенное П.Б. Хиштиловой в 2020 г.
В ходе работы были исследованы полиморфизм rs3918242 гена MMП-9, полиморфизм rs721917 гена SFTPD и полиморфизм FokI (rs2228570) гена VDR у детей с диагнозом БЛД на этапе пересмотра диагноза. Автором проанализированы ассоциации клинических проявлений БЛД и вариантов исхода с полиморфными вариантами представленных генов, изучена частота этих полиморфизмов в выборках пациентов с БЛД и в контрольной группе [18].
В ходе работы доказано, что, несмотря на связь генотипа СС полиморфизма rs 3918242 гена ММП-9 с краткосрочной респираторной поддержкой, наблюдается повышение частоты развития синдрома бронхиальной обструкции под воздействием триггерных факторов, риска инфицирования дыхательных путей грам- микрофлорой, высокой заинтересованностью в длительной ингаляционной кортикостероидной терапии для сохранения ремиссии [18].
Как известно, сурфактантный белок D (SFTPD) является одним из основных факторов неспецифической иммунной защиты в отношении различных микроорганизмов в бронхиальном дереве на уровне респираторных отделов. Биологическое воздействие SFTPD опосредовано за счет взаимодействия с специфическими рецепторами альвеолярных макрофагов, которые в свою очередь осуществляют выработку про- и противовоспалительных цитокинов [19–23]. Согласно системным обзорам, генетически обусловленное снижение концентрации SFTPD сопровождается увеличением кратности бактериально-вирусных инфекций респираторного тракта у детей и подростков, в то же время избыточное количество сурфактантного протеина D ассоциировано с ростом атопических заболеваний органов дыхания в детской когорте. В иностранной литературе имеется много исследований, посвященных изучению ассоциации полиморфизмов генов белков сурфактанта с развитием БЛД [21, 23]. Несмотря на многообразие исследований, их отличает крайне противоречивый характер. Согласно данным, представленным B. Weber, определено повышение частоты полиморфизма 6A6 гена SFTPА у детей с БЛД по сравнению с группой недоношенных новорожденных, не сформировавших БЛД. В дополнение к ранее установленным факторам риска развития БЛД полиморфизм 6А6 для гена SFTPА является независимым кофактором [24]. В 2004 г. M. Rova et al. был представлен многопараметрический анализ в результате которого определено влияние аллеля варианта делеции интрона 4 SFTPB в качестве генетического фактора риска развития БЛД. Интерес представляет исследование A. Haataja (2013), согласно результатам которого выделен полиморфный вариант гена сурфактантного белка A2 как кандидатный полиморфизм, связанный с повышением риска развития респираторного дистресс-синдрома у недоношенных новорожденных [25, 26]. Доказана ассоциация интрона 4 гена сурфактантного белка-В с развитием БЛД у глубоконедоношенных детей [26].
В исследовании К.В. Данилко установлено, что генетическими маркерами предрасположенности новорожденных к дыхательным расстройствам являются гаплотип 32T/478G гена сурфактантного белка D и аллель-D полиморфного локуса гена ангиотензинпревращающего фермента. Предрасположенность к развитию РДС маркируют гаплотипы -18A/1580C/VNTR:Inv гена сурфактантного белка B, 511T/3953T/VNTR:*A2 генов ИЛ-1B и антагониста рецептора ИЛ-1. Маркерами устойчивости к развитию респираторного дистресс-синдрома являются генотип Inv/ЗЗО мини-сателлитного локуса гена сурфактантного белка B, а также гаплотипы -18A/1580T/VNTR:Inv гена сурфактантного белка B и -511T/3953T/VNTR:*A1 генов ИЛ-B и /L7tfJV. Важными генетическими компонентами мультифакторной структуры РДС и врожденной пневмонии новорожденных являются полиморфные варианты генов протеинов сурфактанта-В и сурфактанта-D, фактора некроза опухоли-α (ФНО-α), ИЛ-1р ИЛ-1B, рецепторного антагониста ИЛ-1, -10 [27].
В 2014 г. G.L. Sorensen et al. изучили влияние полиморфизмов сурфактантного белка D на уровень в сыворотке крови и альвеолярном лаваже. В ходе исследования были идентифицированы 3 гаплотипа, которые значимо оказывали влияние на снижение уровня SFTPD в сыворотке крови (минорные аллели rs1923534, rs721917 и rs3088308). При этом наблюдалось повышение заинтересованности в объеме и удлинении сроков респираторной поддержки [28].
Таким образом, результаты проведенных исследований указывают, что изменения в системе сурфактантных белков, ассоциированных с генетическими полиморфизмами, – важный диагностический и прогностический фактор, влияющий на систему легочной адаптации у недоношенных новорожденных.
В последние годы интерес ряда авторов возрос к роли генетической изменчивости VDR (рецептора витамина D) и витамин D-связывающих белков при ряде заболеваний, что обусловлено геномным и негеномным влиянием витамина D на иммунологические реактивность организма. В настоящее время ведется активный поиск фенотип-ассоциированных полиморфизмов VDBPs при таких хронических легочных заболеваниях, как хроническая обструктивная болезнь легких – ХОБЛ, туберкулез, интерстициальные заболевания легких, муковисцидоз, БЛД [29]. VDBPs помимо своей основной функции связывания витамина D c VDR, тем самым модулируя его различные клеточные функции, обладает также способностью связываться с внеклеточным актином и эндотоксином, усиливать хемотактическую активность фактора комплемента-5а для нейтрофилов, который может действовать как макрофаг-стимулирующий фактор, что имеет позитивное значение при тяжелых инфекциях легких и остром повреждении легочной ткани. Идентифицированы 3 изоформы данного белка – 1F, Gc-1 и -2 [8, 9].
По данным F. Kueppers et al., у больных ХОБЛ частота генотипа Gc-2 гена VDBP достоверно ниже, что свидетельствует о протективном эффекте данного генотипа в формировании хронических заболевай легких. Аналогичные результаты продемонстрировали Horne et al., подтвердив защитные эффекты гомозиготного Gc-2 аллеля в отношении развития ХОБЛ [18]. Напротив, у носителей гомозиготного генотипа 1F по сравнению с контролем риск (ОР=4,8) возникновения ХОБЛ выше [30].
В 2014 г. L.N. Xue и А.К. Ozge продемонстрировали, что генотипы Ff полиморфизма Fok I VDR является предрасполагающим к развитию БЛД; тогда как tt-генотип полиморфизма Taq 1 оказывает протективный эффект в отношении развития БЛД у недоношенных детей. Полиморфизмы Taq 1, Bsm 1 и Apa 1 оказались диагностически не значимыми [31]. В работе группы авторов под руководством Д.Ф. Сергиенко в 2020 г. доказано влияние генотипа F/f полиморфного локуса FOK1 гена VDR на вероятность реализации частых эпизодов острых респираторных вирусных инфекций, их старт на первом году жизни и модификацию чувствительности к инфекционным агентам с воплощением тяжелого бронхообструктивного синдрома [14]. Таким образом, проведенные исследования, с одной стороны, позволяют предполагать, что генетическая вариабельность рецептора витамина D и VDBPs способна модифицировать уровень иммунного воспаления посредствам активации альвеолярных макрофагов, тем самым трансформировать течение хронической бронхолегочной патологии, в т.ч. и БЛД у детей. С другой стороны, нехватка исследований в данном направлении о связи между уровнями витамина D и функцией легких, а также механизмы, лежащие в их основе, требуют его дальнейшего изучения [8, 9, 14, 32].
Заключение
Анализ литературы свидетельствует о том, что несмотря на высокий интерес к изучению молекулярно-генетических аспектов БЛД, исследования носят фрагментарный характер, в то же время являются крайне перспективными, позволяющими расширить представления о генетических основах формирования заболевания, конкретизировать варианты генетической изменчивости с учетом степени тяжести и исходов БЛД у детей. В то же время комплексный анализ клинико-иммунологических показателей, включая генетические аспекты иммунного реагирования, позволил бы не только уточнить патогенез болезни и выделить предикторы тяжести течения, но и был бы полезным для прогнозирования исхода заболевания и оптимизации персонифицированных подходов к терапии и профилактике.
Вклад авторов. П.Б. Хиштилова, И.В. Вязовая – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала. П.Б. Хиштилова, И.В. Вязовая – написание текста. П.Б. Хиштилова, И.В. Вязовая – редактирование.
