Роль экспрессии нейропептидов, нейротрофинов и их рецепторов в коже в патогенезе дерматозов

В последнее десятилетие появляется все больше данных о важной роли нейромедиаторов в регуляции и поддержании воспалительного ответа в коже [1]. В качестве одного из основных звеньев этого процесса рассматриваются нейропептиды и нейротрофины, которые являются эндогенными биорегуляторами пептидной природы; обладая нейромедиаторной и нейромодуляторной функциями, они контролируют широкий спектр внутриклеточных процессов и межклеточных взаимодействий. Нейропептиды осуществляют контроль за микроокружением клетки, усиливая или подавляя различные клеточные функции, а нейротрофины способны модулировать их высвобождение. Таким образом, нейропептиды оказывают иммуномодулирующее действие, обеспечивающее передачу сигналов от нервной системы к иммунной [2, 3], а нейротрофины — регуляторное, способствуя пролиферации, дифференцировке и поддержанию жизнеспособности и функциональной активности периферических и центральных нейронов [4]; осуществляются эти воздействия через аутокринный и паракринный механизмы регуляции [4, 5]. На сегодняшний день в коже человека обнаружено около 50 нейропептидов, которые обеспечивают передачу сигналов между нервными клетками, иммунными клетками, кератиноцитами и клетками Лангерганса. Различные нейропептиды могут находиться в одном и том же нервном волокне, оказывая различные действия на окружающие ткани.

Наиболее распространенными нейропептидами в коже являются субстанция Р и пептид, связанный с геном кальцитонина (CGRP), которые продуцируются из окончаний чувствительных нервных С-волокон [6, 7]. В условиях воспалительного ответа кожи на различные раздражители происходят активация чувствительных нервных окончаний и повышение продукции нейропептидов. Субстанция Р выполняет функцию первичного медиатора воспаления; в цепь запускаемых ею реакций включаются кинины, простагландины, серотонин, гистамин. Происходят активация и пролиферация Т-клеточного звена иммунитета, усиление продукции интерлейкинов (ИЛ), сосудистые реакции. Таким образом, возникает порочный круг, усиливающий и распространяющий первоначальное воспаление [8], в результате чего воспалительная реакция может развиваться в условиях отсутствия сенсибилизации организма, что имеет важное значение для патогенеза многих дерматозов. Субстанция Р через провоспалительные эффекты также принимает участие в возникновении зуда [9].

CGRP секретируется чувствительными нервными С-волокнами под воздействием тучных клеток [10] и активированных Т-лимфоцитов и моноцитов [11]. Действие CGRP длительно сохраняет расширение артериол и поддерживает развитие стойкой эритемы. CGRP также стимулирует пролиферацию кератиноцитов человека, дегрануляцию тучных клеток и выделение ими гистамина [12]. Этот нейропептид способствует миграции лейкоцитов и макрофагов в кожу и является хемоаттрактантом для лимфоцитов. CGRP оказывает влияние на продукцию цитокинов Т-лимфоцитами, повышая экспрессию рецепторов ИЛ-21 и ИЛ-23 на Th17-клетках и способствуя продукции ими ИЛ-17 и ИЛ-13. В отличие от субстанции Р CGRP ингибирует взаимодействие дендритных клеток и Т-лимфоцитов, презентацию антигенов клетками Лангерганса и антигензависимую активацию Т-лимфоцитов [13].

Другим важным звеном развития воспалительных процессов в коже являются нейротрофины. К ним относится фактор роста нервов (NGF), продуцируемый в эпидермисе кератиноцитами [14], и амфирегулин [15]. NGF является фактором, способствующим и направляющим процесс пролиферации и дифференцировки не только нервных волокон кожи, но также и кератиноцитов, и меланоцитов [16]. В условиях воспалительной реакции он вызывает разрастание чувствительных нервных волокон, способствуя снижению порога восприятия зуда [17], а также стимулирует дегрануляцию тучных клеток, пролиферацию и дифференцировку В-лимфоцитов. На продукцию NGF оказывает стимулирующее действие гистамин и ФНОα [18]. Аналогичный эффект дает и продуцируемый кератиноцитами амфирегулин [15].

Антагонистом NGF и амфирегулина является фактор редукции нервов семафорин-3А, который синтезируется в супрабазальных кератиноцитах [19]. Семафорин-3А подавляет рост нервных волокон и способствует уменьшению выраженности иннервации. Он может ограничивать разрастание чувствительных нервных С-волокон и их инвазию в эпидермис. Снижение экспрессии семафорина-3А может способствовать пролиферации Т-лимфоцитов и формированию воспалительного инфильтрата в коже. Однако единой точки зрения по этому вопросу нет, ряд ученых предполагают, что в данном случае имеется обратная причинно-следственная связь: пролиферация Т-лимфоцитов и выраженная воспалительная реакция блокируют выработку семафорина-3А.

Таким образом, роль нейропептидов и нейротрофинов в патогенезе хронических дерматозов в коже остается недостаточно изученной — не определено их место в развитии такого важного клинического проявления, как зуд, остаются не ясными факторы их взаимодействия с другими медиаторами воспаления.

В связи с этим целью исследования было определение роли нейропептидов, нейротрофинов и их рецепторов в развитии зуда и поддержании воспалительной реакции в коже у больных псориазом и атопическим дерматитом.

Исследовали биоптаты кожи 30 больных псориазом и 30 больных атопическим дерматитом. В зависимости от степени выраженности клинических проявлений и субъективных ощущений каждая группа была разделена на две подгруппы (средней тяжести и тяжелую формы). Для оценки степени тяжести заболевания у больных атопическим дерматитом определяли индекс SCORAD (Scoring of Atopic Dermatitis), учитывающий площадь поражения и выраженность изменений кожного покрова (эритему, отек/папулезные элементы, корки/мокнутие, экскориации, лихенификацию, сухость), также в баллах учитывали степень выраженности зуда. Для оценки степени тяжести заболевания у больных обыкновенным псориазом определяли индекс PASI (Psoriatic area and severity index), основанный на оценке распространенности высыпаний и степени выраженности эритемы, инфильтрации и шелушения в очагах поражения, также выявляли степень выраженности зуда. В качестве контроля использовали препараты кожи, полученные от 10 здоровых лиц.

Исследования проводили гистологическим и иммунопероксидазным методами, а также методом непрямой иммунофлюоресценции. Для рутинного гистологического исследования биоптаты фиксировали в 10% формалине, проводили по стандартной методике и готовили серийные парафиновые срезы толщиной 5 мкм. Иммунопероксидазное исследование проводили на парафиновых срезах по общепринятой методике с использованием моноклональных антител («Novocastra Laboratories Ltd», Великобритания) белка PGP9,5, амфирегулина, семафорина-3А, пептида, связанного с геном кальцитонина, (CGRP) и его рецептора CGRP-R, фактора роста нервов (NGF) и его рецептора TrkA, вещества Р (SP) и его рецептора — SP-R. Для количественного определения экспрессии фактора роста нервов (NGF) и его рецептора (TrkA), пептида, связанного с геном кальцитонина, (CGRP) и его рецептора (CGRP-R), субстанции Р и ее рецептора SP-R (Tac1R), амфирегулина, семафорина-3А и белка PGP9,5 использовали метод непрямой иммунофлюоресценции. Исследование проводили на замороженных срезах с использованием моноклональных антител («Novocastra Laboratories Ltd», Великобритания) к вышеуказанным белкам по стандартной методике. Анализ полученных результатов проводили при помощи конфокального микроскопа Olympus IX81. В условных единицах определяли интенсивность свечения антител. Оценку количественных параметров проводили с использованием базового комплекта программы Olympus Fluoview Ver. 1.7b. Проводили статистический анализ полученных результатов с использованием программы Statistica 10.

При гистологическом исследовании биоптатов кожи больных атопическим дерматитом во всех наблюдениях отмечались утолщение эпидермиса за счет акантоза и гиперкератоза различной степени выраженности, спонгиоз и воспалительный инфильтрат в дерме, состоящий преимущественно из лимфоцитов и тучных клеток, фиброз коллагеновых волокон сосочкового слоя дермы, в отдельных наблюдениях — гипертрофия нервных стволиков. Четкой параллели между выраженностью морфологических проявлений и тяжестью течения заболевания выявлено не было.

При иммунопероксидазном исследовании биоптатов кожи этих больных с моноклональными антителами к белку PGP9,5 во всех наблюдениях отмечалась его экспрессия не только в дерме на нервных волоконцах, присутствующих рядом с потовыми железами, в составе сосудисто-нервных пучков, между пучками гладких мышц, поднимающих волос, но и в эпидермисе независимо от тяжести течения заболевания (рис. 1, а). Также было выявлено усиление экспрессии в эпидермисе амфирегулина (рис. 2, а), фактора роста нервов (NGF) (рис. 3, а) и уменьшение экспрессии фактора редукции нервов семафорина-3А. У части больных отмечена экспрессия пептида, связанного с геном кальцитонина (CGRP) (рис. 4, а), и его рецептора (CGRP-R), вещества Р (SP) и рецептора к веществу Р (SP-R), а также рецепторов к фактору роста нервов TrkA (табл. 1).

При гистологическом исследовании биоптатов кожи больных псориазом во всех случаях наблюдалась характерная для этого заболевания картина: эпидермис был утолщен за счет выраженного акантоза с утолщением эпидермальных выростов книзу, отмечался выраженный паракератоз, зернистый слой на большем протяжении отсутствовал, в сохраненных участках истончен, в базальном слое отмечалось увеличение количества митозов. В сосочковом слое дермы выявлялись повышенная извитость и полнокровие сосудов капиллярного типа, некоторые из которых располагались в непосредственной близи от нижней границы эпидермиса. Вокруг сосудов и в виде очагов в дерме имелся различной степени выраженности лимфогистиоцитарный инфильтрат, нередко со значительной примесью нейтрофилов. При тяжелом течении заболевания эти изменения были более выражены и у части больных сопровождались экзоцитозом нейтрофилов с формированием микроабсцессов Мунро и многоформных пустул Когоя.

При иммунопероксидазном исследовании у больных псориазом в целом наблюдали картину, аналогичную изменениям, выявленным у больных атопическим дерматитом: в эпидермисе отмечены экспрессия белка PGP9,5, а также повышение экспрессии в эпидермисе амфирегулина (см. рис. 2, б) и фактора роста нервов (см. рис. 3, б), снижение экспрессии семафорина-3А. Экспрессия пептида, связанного с геном кальцитонина (CGRP) (см. рис. 4, б), и его рецептора (CGRP-R), вещества Р (SP) и рецептора к веществу Р (SP-R), а также рецепторов к фактору роста нервов TrkA в контрольной группе не наблюдалась (см. табл. 1).

Таким образом, было установлено, что при атопическом дерматите и псориазе независимо от тяжести течения заболевания происходит усиление иннервации кожи, проявляющееся прежде всего проникновением нервных волокон в эпидермис, а также в ряде случаев усилением экспрессии рецепторов к факторам роста нервных волокон. Экспрессия нейропептидов, играющих роль первичных медиаторов воспаления — CGRP, субстанции Р и рецепторов к ним, — была усилена не во всех наблюдениях. Частота их встречаемости составила от 10 до 26%, причем их экспрессия, как правило, совпадала с теми наблюдениями, при которых была наиболее выражена воспалительная реакция. Это подтверждает тесную взаимосвязь нейромедиаторов с воспалительным процессом и позволяет предположить, что они играют в основном иммуномодулирующую роль в развитии заболеваний. В этих же наблюдениях снижался уровень экспрессии семафорина-3А, продукция которого, видимо, также имеет жесткую зависимость от степени выраженности воспалительной реакции.

Методом непрямой иммунофлюоресценции подтверждены результаты, полученные при иммунопероксидазном исследовании, а также определена интенсивность свечения белка PGP9,5, оцененная в условных единицах, что позволило провести корреляционный анализ с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена.

Для оценки количественных показателей экспрессии белка PGP9,5 сначала определяли локализацию PGP9,5-позитивных нервных волокон в поле зрения (в эпидермисе, дерме, зоне дермоэпидермальной границы), затем измеряли показатель интенсивности свечения для каждого волокна по заданному каналу (в условных единицах), суммировали показатель интенсивности свечения для каждого поля зрения. В пределах одного биоптата выделяли по 3 поля зрения, для каждого из которых рассчитывали средний показатель экспрессии белка PGP9,5, по которому расценивали количество нервных волокон в препарате (табл. 2).

У больных атопическим дерматитом была выявлена положительная корреляционная связь между степенью выраженности зуда и суммарным числом нервов в препарате (р=0,374; p<0,05), а также между значением индекса SCORAD и числом нервов в эпидермисе и дерме (р=0,380; p<0,05 и р=0,411; p<0,05 соответственно). У больных тяжелой формой выявлено статистически значимое увеличение количества нервных волокон в эпидермисе.

Корреляционный анализ с использованием критерия Спирмена выявил у больных атопическим дерматитом положительную корреляционную связь между значением индекса SCORAD и числом нервов в дерме (р=0,411; р<0,05), а также между степенью выраженности зуда и числом нервов в эпидермисе (р=0,477; p<0,05), дерме (р=0,364; p<0,05) и в препарате кожи суммарно (р=0,374; p<0,05) (см. табл. 2).

У больных псориазом выявлено статистически значимое повышение числа нервных волокон в эпидермисе — 10,67±1,61 по сравнению с контрольной группой — 1,0±0,55 (p<0,05) (см. табл. 2).

При проведении корреляционного анализа у больных псориазом выявлена положительная корреляционная связь между значением индекса PASI и числом нервных волокон в эпидермисе (р=0,423; p<0,05), а также между степенью интенсивности зуда и числом нервных волокон в эпидермисе (р=0,405; p<0,05).

Таким образом, проведенное исследование свидетельствует о том, что атопический дерматит и псориаз характеризуются увеличением количества нервных волокон в эпидермисе и имеется прямая корреляционная зависимость между этим показателем и тяжестью течения заболевания и интенсивностью зуда. У больных с тяжелой формой атопического дерматита отмечается увеличение количества нервных волокон как в эпидермисе, так и в дерме. В то же время достоверных различий в группе больных псориазом различной степени тяжести выявлено не было.

Необходимо отметить, что различия между группами больных атопическим дерматитом и псориазом в продукции нейропептидов и нейротрофинов были незначительны. В основном они проявлялись в группе больных атопическим дерматитом более четкими корреляционными связями между уровнем продукции нейротрофинов, количеством нервных волокон и степенью тяжести заболевания, а также степенью выраженности зуда. Эти результаты закономерны, поскольку именно зуд является одним из обязательных и ведущих симптомов заболевания. При псориазе субъективные ощущения менее выражены, не столь постоянны и носят несколько иной характер (чувство жжения, стягивания кожи), вероятно, поэтому такой четкой зависимости между вышеуказанными показателями не было. Можно предположить, что прорастание нервных окончаний в эпидермис, помимо участия в возникновении субъективных ощущений, в значительной степени способствует сенсибилизации кожи. Нельзя исключить, что прорастание нервных волокон в эпидермис способствует возникновению симптома, характерного для многих хронических дерматозов, при котором незначительное механическое раздражение видимо неизмененной кожи приводит к возникновению новых элементов. Выраженность субъективных ощущений также может быть связана с увеличением иннервации дермы, что наглядно продемонстрировано на примере атопического дерматита.

Атопический дерматит и псориаз — это заболевания с различной этиологией, патогенезом и клиническими проявлениями, общими для них являются хронический характер течения и иммунное воспаление, лежащее в основе развития. В то же время полученные нами результаты показывают, что изменения в продукции нейротрофинов и нейропептидов при этих заболеваниях примерно одинаковы. Это позволяет предположить, что подобные нарушения имеют неспецифический характер и, вероятнее всего, являются стереотипными для развития хронического воспаления в коже. Вероятно, под воздействием различных экзо- и эндогенных факторов, вызывающих воспалительные реакции, происходит активация иммунной системы, выработка цитокинов немедленного реагирования — ФНО и ИЛ-1, которые в свою очередь запускают каскад реакций с участием других цитокинов, влияющих в том числе на активацию эпидермоцитов. Эпидермальные клетки увеличивают продукцию иммунорегуляторных факторов, а также эпидермального фактора и фактора роста нервов. В условиях воспалительной реакции это приводит к разрастанию чувствительных нервных волокон, их активации и усилению продукции ими нейропептидов: субстанции Р и CGRP. Обладая иммуномодулирующими свойствами, последние поддерживают воспаление, что, с одной стороны, усиливает пролиферацию эпидермиса, а с другой — приводит к усилению выработки нейротрофинов. Таким образом, возникает порочный круг, который приводит к хронизации процесса. Еще одним звеном этого процесса является подавление продукции семафорина-3А, которое возникает под воздействием активированных лимфоцитов и приводит к проникновению нервных окончаний между клетками эпидермиса, способствуя сенсибилизации кожи. Присутствие нервных волокон в эпидермисе не только увеличивает чувствительность, но и облегчает передачу сигналов между нервными и иммунными клетками, кератиноцитами и клетками Лангерганса, что также косвенно способствует хронизации воспалительного процесса.

Таким образом, продукция нейропептидов и нейротрофинов тесно связана с развитием воспалительной реакции в коже независимо от ее причины, а нарушения в регуляции этих процессов, вероятно, способствуют сенсибилизации организма и хронизации течения заболеваний. Дальнейшее изучение этих процессов позволит выявить тонкие механизмы взаимодействия нейроэндокринной и нервной систем.

Конфликт интересов отсутствует.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: А.А.К., А.Э.К., В.А.С.

Сбор и обработка материала: М.А.Н.

Статистическая обработка: В.В.Ч.

Написание текста: В.А.С.

Редактирование: В.А.С.