Введение
Атопический дерматит (АД) — хроническое рецидивирующее воспалительное мультифакториальное заболевание кожи. Обострение заболевания связано с различными триггерными факторами, особенно с такими, как контакт с аллергенами, инфекции, с изменениями климата, но важное значение имеет психологический стресс. АД значительно снижает качество жизни, что обусловлено выраженным зудом кожи.
Частота распространения АД ежегодно увеличивается во всем мире. Его диагностируют у 20% детей и у 2,1—4,9% взрослых пациентов. АД обычно начинает проявляться у детей первого года жизни и более чем у трети пациентов в дальнейшем сохраняется на протяжении всей жизни [1].
Этиопатология АД до сих пор окончательно не изучена. В настоящее время АД интерпретируется в контексте сложного взаимодействия между генетической предрасположенностью к дисфункции эпидермального барьера и/или состава липидов и воздействием триггерных факторов окружающей среды [2, 3].
При АД поверхностные липиды в роговом слое кожи создают защитный пленкообразующий барьер и влияют на избирательную проницаемость эпидермиса [4].
Известно множество нейрофармакологических медиаторов, таких как нейропептиды, а также гормоны (адреналин) и глюкокортикоиды, которые участвуют в модуляции нейрональных рецепторов, усиливающих развитие воспаления при АД [5—7].
Биохимические маркеры АД
В коже человека выявлено более 30 нейромедиаторов и нейрогормонов, оказывающих влияние на состояние барьерной функции кожи. Основные нейромедиаторы: адренокортикотропный гормон, кальцитонин-ген-подобный пептид, гастрин-рилизинг пептид и меланоцитстимулирующий гормон, эндорфины, энкефалины и пр. К другим биологически активным веществам наряду с ацетилхолином, ангиотензином, дофамином, гистамином, норадреналином относится серотонин.
Нейропептиды и гормоны выступают одновременно в роли как нейромедиаторов, так и гуморальных факторов и являются основным химическим субстратом, обеспечивающим взаимодействие кожи, нейроэндокринной и иммунной систем [8].
Рецепторные тирозинкиназы, играющие роль в развитии АД, образуют димерные комбинации при связывании лиганда, это ведет к ауто- и трансфосфорилированию, а также к рекрутированию и активации эффекторов, содержащих SH2- и фосфотирозин-связывающие домены, что приводит к множественной передаче сигналов [9].
Серотонин является одним из ведущих медиаторов двунаправленных взаимодействий между нейроэндокринной системой и кожей. Основной источник серотонина в коже — тромбоциты. Его также продуцируют некоторые клетки кожи, особенно меланоциты. Воздействие серотонина на кожу определяется мембранно-связанными рецепторами и белками, что может быть важно при регуляции воспалительных процессов [10].
Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось — одна из нейроэндокринных сетей организма, которая реагирует на психологический стресс. Все регуляторные элементы центральной гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси экспрессированы в коже, включая CRH, пептиды, полученные из POMC, GCs и родственные пептиды, а также их соответствующие функциональные рецепторы, рецепторы CRH, рецептор меланокортина типа 2 (MCR2), классический адренокортикотропный гормон и GC-рецептор NR3C1 [11]. В кератиноцитарных клетках больных АД обнаружен высокий уровень экспрессии IL-8 и высокий уровень дофаминовых рецепторов сыворотки, что может привести к развитию возможных аутоиммунных реакций [12].
При микробиологическом анализе поражений кожи при АД выявляют повышенную колонизацию бактерий Staphylococcus aureus по сравнению с непораженными областями. При этом преобладают штаммы S. aureus, продуцирующие токсины, что влияет на тяжесть течения заболевания [13]. Таким образом, микроорганизмы являются триггерами обострения АД. Предполагается, что нарушенная целостность барьера, измененный метаболизм сфинголипидов и экспрессия противомикробных пептидов способствуют колонизации бактериями S. aureus и микромицетами. У пациентов с АД наряду с увеличением количества S. aureus обнаружено также уменьшение количественного состава представителей родов Acinetobacter, Corynebacterium, Prevotella, Propionibacterium и Streptococcus [14]. Установлено, что психологический стресс особенно сильно ингибирует выработку антимикробного пептида, повышая риск развития тяжелой кожной инфекции [15].
Влияние терапии АД на динамику уровня нейромедиаторов в сыворотке крови пациентов
Целью контроля течения АД в настоящее время является уменьшение воздействия возможных триггеров, повышение гидратации и уменьшение воспаления кожи.
Местное лечение АД включает кортикостероиды и ингибиторы кальциневрина. Пациентов с тяжелым заболеванием, особенно рефрактерных к традиционной терапии, можно лечить с назначением системных нестероидных препаратов, включая циклоспорин А, метотрексат, азатиоприн и мофетил микофенолата [16]. Важно учитывать, что длительное использование кортикостероидов может привести к различным системным побочным эффектам.
Проверка распределения параметров содержания 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5-HIAA), метаболита серотонина, в сыворотке крови показала, что у больных АД средние значения 5-HIAA составили до лечения 10,1±8,2 нг/мл, после лечения — 13,8±8,3 нг/мл (референсные значения 0—60 нг/мл) [17]. Таким образом, лечение оказывает быстрое и эффективное облегчение симптомов АД.
Другим подходом к лечению этих состояний является ингибирование фосфодиэстеразы-4, что приводит к снижению продукции провоспалительных медиаторов и к улучшению общего состояния больного АД. Необходимо учитывать, что повышение внутриклеточного уровня циклического аденозинмонофосфата дает более широкий спектр благоприятных эффектов по сравнению с назначением селективных ингибиторов интерлейкинов и что такой подход к выбору медикаментозного лечения может быть более эффективным для уменьшения интенсивности зуда [14].
IL-4 стимулирует дифференцировку Th2-клеток и, следовательно, отвечает за вторичную продукцию IL-4 и IL-13. Хорошо известно о наличии преимущественного фенотипического ответа Th2-клеток в острой фазе АД.
Особое место в терапии АД занимает биологическая терапия с применением биологических генно-инженерных препаратов, так называемая таргентная терапия. Одним из таких препаратов является дупилумаб, который представляет собой одно из наиболее перспективных терапевтических средств в лечении особенно тяжелого течения АД. Эффективность дупилумаба при лечении АД подтвердило ведущую роль Th-2-воспаления в патогенезе его развития [18]. Кроме того, ингибирование нейроиммунных взаимодействий может быть одним из новых перспективных терапевтических подходов при лечении АД, находящихся в стадии разработки [19].
УФ-терапия также может быть эффективна для лечения хронического зуда различного происхождения благодаря ингибированию провоспалительных медиаторов (IL-1, ФНО-α) и высвобождению противовоспалительных нейропептидов [20]. Механизмы действия различных фототерапевтических вариантов различаются, но обладают противовоспалительными, антипролиферативными и иммунодепрессивными свойствами, которые будут иметь различное значение в содействии эффектам, наблюдаемым при различных заболеваниях [21].
Материал и методы
В исследование вошли 168 пациентов (основная группа) с диагнозом АД в возрасте от 18 до 84 лет, средний возраст 33 (23; 43) года, в том числе 105 (63%) женщин. Группу контроля составили 37 здоровых добровольцев в возрасте от 24 до 74 лет, средний возраст 39 (31; 47) лет, в том числе 25 (68%) женщин Основная и контрольная группа были однородны по половым и возрастным характеристикам (p>0,05). Для диагностики АД использовали диагностические критерии J.M. Hanifin и G. Rajka. Все пациенты проходили стационарное лечение в I дерматовенерологическом отделении микологической клиники СЗГМУ им. И.И. Мечникова с 2018 по 2023 г.
До начала исследования каждый пациент подписал информированное добровольное согласие на участие в исследовании. Локальный этический комитет СЗГМУ им. И.И. Мечникова выдал разрешение на проведение исследования, протокол №3 от 01.03.23.
Пациентам производили двукратный (до и после стационарного лечения) забор периферической венозной крови из кубитальной вены в количестве 5 мл с интервалом 20 (17; 21) дней. Кровь забирали утром натощак. За 30 мин до взятия крови пациенты находились в покое. С помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии на анализаторе Shimadzu LC-20 HPLC (Япония) измеряли уровень следующих показателей в сыворотке крови: тирозин (TYR) — предшественник дофамина, гомованилиновая кислота (HVA) — матаболит дофамина, триптофан (TRP) и 5-гидрокситриптофан (5-HTP) — предшественники серотонина, нейромедиатор серотонин (SER), 5-гидроксииндолуксусная кислота (5-HIAA) — метаболит серотонина.
Для оценки тяжести кожных поражений использовали индексы SCORing Atopic Dermatitis (SCORAD) и Eczema Area and Severity Index (EASI).
Полученные в процессе исследования данные обрабатывали с помощью программной системы Statistica 10 (StatSoft, США). Для количественных данных выполняли проверку нормальности распределения данных с помощью критериев Шапиро—Уилка и Колмогорова—Смирнова. Количественные переменные, распределение которых не отличается от нормального, описаны через среднее значение и стандартную ошибку среднего. Количественные данные, распределение которых отличается от нормального, описаны при помощи медианы, 25-го и 75-го процентилей. Для сравнения пар групп при соответствии распределения нормальному закону проверяли равенство дисперсий выборок с помощью F-теста, при равенстве последних оценку различий количественных показателей в исследуемых группах проводили с использованием t-критерия Стьюдента, при различии — с использованием t-критерия с поправкой Уэлча. При оценке распределений, отличных от нормального закона, использовали критерий Манна—Уитни. При сравнении трех групп и более между собой при соответствии распределения нормальному закону использовали дисперсионный анализ. При оценке распределений, отличных от нормального закона, применяли критерий Краскела—Уоллиса с последующим расчетом теста Данна для поиска различий между конкретными группами из множественного сравнения. Для анализа корреляционных связей между группами использовали коэффициент корреляции Спирмена с интерпретацией в соответствии со шкалой Чеддока. Для выявления предикторов тяжелого течения АД использовали модель логистической регрессии, точность которой проверяли с помощью построения ROC-кривых.
Результаты
При сравнительном анализе концентраций нейромедиатора серотонина, а также предшественников и метаболитов серотонина и дофамина в периферической крови пациентов основной и контрольной групп установлено, что у больных в стадии обострения АД средняя концентрация серотонина была более чем в 2 раза выше, чем в контрольной группе: 102,4 (73,7; 134,3) нг/мл против 40,9 (35,2; 54,0) нг/мл (p<0,001), в то время как средняя концентрация триптофана была достоверно выше у здоровых добровольцев по сравнению с основной группой: 14,8 (14,2; 15,6) мкг/мл против 13,5 (10,7; 15,0) мкг/мл (p=0,003) (рис. 1).
Рис. 1. Статистически значимые различия в концентрациях серотонина и триптофана в исследуемых группах до начала лечения.
Концентрации тирозина, 5-гидрокситриптофана, 5-гидроксииндолуксусной кислоты и гомованилиновой кислоты достоверно не различались в основной и контрольной группах (табл. 1).
Таблица 1. Концентрации серотонина, метаболитов и предшественников нейромедиаторов у пациентов с АД на этапе обострения по сравнению с контрольной группой
| Показатель1 | Пациенты с АД (n=168) | Здоровые добровольцы (n=37) | p |
| Тирозин, мкг/мл (8,0—15,0) | 10,9 (8,6; 13,4) | 12,3 (10,3; 14,1) | 0,09 |
| 5-HTP, нг/мл (66,0—94,0) | 38,6 (30,6; 51,9) | 44,8 (30,9; 58,0) | 0,38 |
| Серотонин, нг/мл (36,0—82,0) | 102,4 (73,7; 134,3) | 40,9 (35,2; 54,0) | 5,4∙10–6 |
| 5-HIAA, нг/мл (0,0—60,0) | 12,1 (6,5; 18,4) | 14,2 (11,6; 19,1) | 0,12 |
| HVA, нг/мл (116,0—264,0) | 34,5 (16,5; 60,7) | 51,2 (34,0; 93,7) | 0,06 |
| Триптофан, мкг/мл (5,1—14,9) | 13,5 (10,7; 15,0) | 14,8 (14,2; 15,6) | 2,8∙10–3 |
1В столбце в скобках указаны референсные значения.
Помимо этого, выявлена высокая положительная корреляция (rs=0.76, p<0,001) между концентрациями тирозина и триптофана в периферической крови во время обострения АД, в то время как в контрольной группе корреляционная связь между этими показателями была умеренной (рис. 2).
Рис. 2. Связь концентраций тирозина и триптофана на фоне обострения АД.
При оценке тяжести заболевания (SCORAD) у пациентов с АД с разным уровнем серотонина обнаружен более высокий его уровень в случае обострения АД, тогда как при концентрации серотонина в пределах нормы тяжесть течения заболевания оценивалась как самая легкая (r=0,754, p<0,001). Так, у пациентов с легким течением АД концентрация серотонина составила 80,1 (70,4; 87,4) нг/мл, с АД средней тяжести — 120,5 (97,1; 144,4) нг/мл, с тяжелым течением АД — 140,9 (127,3; 170,0) нг/мл (рис. 3). Между всеми группами обнаружены статистически значимые различия (pмультигрупповое <0,001; pлегкое течение/средней тяжести 0,034; pлегкое/тяжелое течение 0,001; pтяжелое течение/средней тяжести 0,003). В противоположность серотонину степень тяжести течения АД значимо не влияла на концентрации остальных исследуемых метаболитов и предшественников нейромедиаторов (табл. 2).
Рис. 3. Концентрации серотонина в зависимости от тяжести течения АД.
Таблица 2. Концентрации нейромедиаторов в периферической крови в зависимости от тяжести течения АД
| Показатель | Легкое течение АД (n=3) | АД средней тяжести (n=72) | Тяжелое течение АД (n=93) | p |
| Тирозин, мкг/мл | 11,0 (11,0; 12,2) | 11,1 (9,1; 14,5) | 10,4 (7,7; 12,6) | 0,108 |
| 5-HTP, нг/мл | 42,3 (36,6; 48,8) | 38,7 (31,2; 49,7) | 37,5 (29,4; 52,1) | 0,865 |
| 5-HIAA, нг/мл | 12,1 (10,0; 12,7) | 12,6 (7,2; 17,3) | 11,2 (5,0; 19,9) | 0,856 |
| HVA, нг/мл | 60,2 (49,1; 72,4) | 35,0 (14,5; 52,2) | 30,0 (16,1; 71,8) | 0,296 |
| Триптофан, мкг/мл | 16,0 (14,4; 16,0) | 13,7 (11,5; 15,3) | 13,2 (9,9; 14,8) | 0,108 |
Несмотря на то что статистически значимой разницы между концентрациями нейромедиаторов, указанными в табл. 2, и степенью тяжести АД не обнаружено, выявлено, что у пациентов с АД средней степени тяжести в 24% случаях уровень тирозина был выше референса, что редко встречалось у пациентов с легким и тяжелым течением (9% и 0% соответственно, p<0,001). Уровень триптофана чаще превышал референс у пациентов с легким течением АД (в 67% случаев), что реже наблюдалось у пациентов со среднетяжелым и тяжелым течением АД (34% и 21% соответственно, p=0,001).
Показатель площади распространения и тяжести сыпи (EASI) у пациентов не зависел от уровня концентрации серотонина (r=0,135, p>0,05).
После проведенного лечения определяли статистически значимое снижение SCORAD (50 (40; 56) до лечения против 10 (10; 15) после лечения; p<0,001) и EASI (25,2 (20,0; 34,7) до лечения против 2,0 (1,1; 4,7) после лечения, p<0,001) (рис. 4).
Рис. 4. Динамика снижения SCORAD и EASI после лечения с указанием временного интервала терапии.
Помимо изменения индексов на фоне лечения также выявили значимые изменения в концентрации серотонина: 102,4 (73,7; 134,3) нг/мл до и 70,5 (66,0; 93,9) нг/мл после лечения (p<0,001) и в концентрации тирозина: 10,9 (8,6; 13,4) мкг/мл до и 11,6 (8,8; 14,6) мкг/мл после лечения (p=0,001), в то время как динамика уровней других изучаемых нейромедиаторов оказалась статистически незначимой (рис. 5).
Рис. 5. Динамика уровней исследуемых нейромедиаторов в периферической крови до и после лечения.
На следующем этапе была проведена работа по выявлению предикторов достижения пациентом легкой формы АД и по разработке модели логической регрессии. Среди 168 пациентов выявлены 127 больных со среднетяжелой и тяжелой формами АД (SCORAD >25). В качестве предикторов использовали следующие различные количественные показатели (значения на момент первоначального обследования): возраст, серотонин, SCORAD, тирозин, 5-гидроксииндолуксусная кислота, триптофан, гомованилиновая кислота, 5-гидрокситриптофан. Прогностическую оценку полученной модели логистической регрессии проводили при помощи ROC-анализа.
При обследовании 127 пациентов для разработки модели логистической регрессии 85% из них имели благоприятный исход заболевания и достигли легкой формы АД.
Результаты исследования связи между наступлением ремиссии и анамнестическими данными представлены в табл. 3.
Таблица 3. Результаты исследования связи между наступлением благоприятного исхода и данными первоначального исследования
| Переменная | Оценка параметра B | Стдандартная ошибка | χ2 Вальда | p | Отношение шансов (Exp(B)) |
| Возраст | –0,063 | 0,027 | 5,400 | 0,020 | 0,939 |
| SCORAD | –0,164 | 0,036 | 21,046 | <0,0001 | 0,849 |
| Serotonine | –0,022 | 0,008 | 6,857 | 0,009 | 0,979 |
| Константа | 15,763 | 3,391 | 21,602 | <0,0001 |
Получена формула для оценки вероятности достижения легкой формы АД (EASI <6):
Таким образом, после введения данных пациента и решения уравнения возможно определение вероятности благоприятного исхода лечения конкретного пациента. Точность правильной классификации по полученной модели составляет 86,6%. Прогностическую оценку полученной модели логистической регрессии проводили при помощи ROC-анализа. Площадь под ROC-кривой для модели составила 0,922 (0,871; 0,973) (рис. 6). Качество распознавания модели, определяемое по площади под характеристической кривой, при значениях от 0,9 до 1,0 считается «отличным». Исходя из этого можно сделать вывод, что серотонин является значимым (p=0,009) предиктором достижения успеха терапии наряду со SCORAD и возрастом пациента, при этом высокие значения серотонина ассоциированы с недостижением легкой формы АД (EASI <6) в процессе лечения.
Рис. 6. ROC-кривая для модели благоприятного исхода.
Обсуждение
На основании результатов клинико-лабораторного обследования пациентов с АД было установлено вариативное изменение уровней нейромедиаторов в сыворотке крови, особенно выраженное при обострении заболевания.
У пациентов с АД выявлены значительные изменения в микробиоте кожи — установлено, что метаболические изменения триптофана значительно снижены в микробиоте кожи пациентов с АД. J. Yu и соавт. в установили, что метаболические изменения триптофана особенно ослаблены в микробиоте кожи пациентов с АД [22]. Исследователи предположили, что метаболиты триптофана микробного происхождения уменьшают клинические симптомы АД. При этом также было доказано действие штаммов Bifidobacterium longum на уменьшение симптомов АД [23]. В исследовании Z. Fang и соавт. [24], посвященном комбинированному анализу метагеномного секвенирования и анализу целевого метаболизма триптофана, установлено, что Bifidobacterium longum CCFM1029 повышал уровень триптофана, который медикаментозно воздействует на сигнальный путь AhR, для улучшения клинических симптомов при АД. В исследовании A. Zinkevičienė и соавт. [25] была выявлена длительная фаза ремиссии системных биохимических сдвигов, связанных с АД, в двух метаболических путях: «триптофан — кинуренин» и «фенилаланин — тирозин». Лимитирующей стадией биосинтеза серотонина и мелатонина является L-5-гидрокситриптофан (5-HTP), провоцирующий развитие неврологических и метаболических заболеваний [26]. 5-НТР оказывает свое действие через 21 рецептор, из которых наиболее хорошо изучены рецепторы 5-НТ1А и 5-НТ2А [27]. 5-HTP ингибирует серотонилирование эндотелия, рекрутирование лейкоцитов и аллергическое воспаление [28, 29]. Эти данные определяют потенциальные мишени для возможного выбора медикаментозного лечения при АД.
Согласно разработанной модели логистической регрессии, серотонин является значимым (p=0,009) предиктором достижения улучшения состояния в терапии АД наряду со SCORAD и возрастом пациента. При этом высокие значения уровня серотонина ассоциированы с невозможностью достижения пациентом легкой формы АД (EASI <6) в процессе лечения. Таким образом, согласно разработанной модели логистической регрессии, на этапе скрининга больного с АД можно предположить, что чем больше окажется концентрация серотонина в сыворотке крови больного, чем выше индекс тяжести заболевания SCORAD и чем старше пациент, тем ниже эффективность лечения. Идентификация биохимических биомаркеров позволяет определить возможный риск развития заболевания, а также прогнозировать возможное прогрессирование АД, оценивать активность заболевания и клинический ответ на проводимую терапию. Разработанная математическая модель (p<0,0001) для оценки вероятности достижения легкой формы АД, а также анализ влияния различных биохимических процессов на физиологические и патологические процессы в коже являются перспективным направлением в диагностике АД и прогнозировании тяжести его течения [30].
При рассмотрении отдельных моментов терапии АД было показано, что лечение флуоксетином изменяет секрецию цитокинов, включая ингибирование аллерген-индуцированной продукции IL-4 и IL-13 [31, 32]. K.M. Aberg и соавт. сообщили, что психологический стресс усиливает тяжесть течения АД, обусловленного кожной инфекцией, за счет снижения уровней двух наиболее важных антимикробных пептидов, cathelin-related и beta-defensin-3, в эпидермисе, тем самым уменьшая их доставку в ламеллярные тельца [15]. Системные глюкокортикостероиды оказывают свое действие через активацию цитоплазматических ГК-рецепторов, которые модулируют цитокины, хемокины и липидные медиаторы (PLA2, простагландины и лейкотриены), а также оксид азота и пути передачи сигнала, такие как ядерный фактор каппа B. Системные глюкокортикостероиды уменьшают отек, миграцию лейкоцитов и фагоцитоз [33].
Антидепрессанты, атипичные нейролептики и ингибиторы моноаминоксидазы, назначаемые при лечении тревоги или депрессии, оказывают кроме того антимикробное и иммуномодулирующее действие.
С учетом полученных данных исследования о более высоком уровне серотонина в сыворотке крови при обострении АД в качестве ключевого момента терапии могут быть использованы препараты, обладающие антисеротониновой активностью.
Заключение
Можно предположить, что комплексная терапия, включающая анализ содержания нейромедиаторов в сыворотке крови, может стать перспективным направлением лечения АД. При этом необходимо проводить динамическое наблюдение за пациентами с обязательным определением содержания нейромедиаторов в крови.
Для подбора оптимальной схемы лечения АД целесообразно изучение особенностей патогенеза АД с учетом определения степени тяжести заболевания и выявления содержания нейромедиаторов в сыворотке крови как маркеров тяжести течения заболевания. Данный подход представляется актуальным и перспективным для возможного прогнозирования заболеваний кожи и выбора терапевтических мишеней при назначении лекарственной терапии.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Д.А. Мухачева, К.И. Разнатовский, А.В. Соболев
Сбор и обработка материала — Д.А. Мухачева
Статистическая обработка данных — Д.А. Мухачева
Написание текста — Д.А. Мухачева
Редактирование — Д.А. Мухачева, К.И. Разнатовский, А.В. Соболев
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Authors’ contributions:
The concept and design of the study — D.A. Mukhacheva, K.I. Raznatovsky, A.V. Sobolev
Collecting and interpreting the data — D.A. Mukhacheva
Statistical analysis — D.A. Mukhacheva
Drafting the manuscript — D.A. Mukhacheva
Revising the manuscript — D.A. Mukhacheva, K.I. Raznatovsky, A.V. Sobolev