БА — бронхиальная астма

БАЛЖ — полученная при бронхоальвеолярном лаваже жидкость

ИФЛ — идиопатический фиброз легких

ЛС — легочный сурфактант

ОРДС — острый респираторный дистресс-синдром

ОФВ1 — объем форсированного выдоха за 1-ю секунду

ХОБЛ — хроническая обструктивная болезнь легких

CRD (carbohydrate recognition domai) — домен, связывающий углеводы

Хорошо известно, что в организме легкие обеспечивают не только дыхание, но и функционирование механизмов врожденного иммунитета. Для выполнения этих основных функций больное значение отводится легочному сурфактанту (ЛС), покрывающему поверхность альвеолярного эпителия легких [1]. ЛС синтезируется альвеолоцитами типа II и клетками Клара, хранится в ламеллярных тельцах и секретируется в альвеолярное пространство. ЛС состоит из липидов (почти 90%), белков (почти 10%), представляя собой липопротеидный комплекс. К сурфактантным белкам относятся SP-A (около 5,3%), SP-D (около 0,6%), SP-B (около 0,7%), SP-C (около 0,4%) [2]. Компоненты липидной фракции и гидрофобные белки SP-B и SP-C участвуют в снижении поверхностного натяжения в легких, предотвращая слипание альвеол в конце выдоха. За регулирование механизмов врожденного иммунитета отвечают гидрофильные белки SP-A и SP-D, которым в последнее время отводится большая роль в патогенезе и диагностике некоторых терапевтических заболеваний.

SP-A, являясь основным белком ЛС, функционирует в качестве опсонизирующего агента и иммуномодулятора. Показано, что SP-A воздействует на рост и жизнеспособность микроорганизмов, повышая проницаемость микробной клеточной мембраны [3], регулирует механизмы иммунной защиты в легких путем связывания звеньев врожденного и приобретенного компонентов иммунитета [4], стимулирует хемотаксис макрофагов [5], влияет на пролиферацию клеток иммунного ответа и на продукцию провоспалительных цитокинов [6, 7], повышает продукцию реактивных оксидантов [8], регулирует продукцию оксида азота [9], стимулирует фагоцитоз [10—12].

SP-A человека состоит из 2 генных продуктов — SP-A1 и SP-A2, структура и функция которых различны. Белок SP-A собирается как октадекамер, состоящий из 6 тримерных субъединиц. Каждый тример SP-A человека состоит из 2 молекул SP-A1 и 1 молекулы SP-A2 [13]. В то же время тримеры, состоящие только из 1 варианта SP-A, могут обладать функциональной активностью, при этом функциональные различия между SP-A1 и SP-A2 включают их способность стимулировать фагоцитоз [12, 14], ингибировать секрецию сурфактанта [15], стимулировать продукцию α-фактора некроза опухоли (TNF-α) [16], как и различия в их аггрегации и олигомеризации [15].

Рядом исследователей предложена модель, согласно которой SP-A может опосредовать как про-, так и противовоспалительные процессы в легких в зависимости от обстоятельств. В случае если домен, связывающий углеводы (CRD, carbohydrate recognition domain), белка SP-A не связан c микробными лигандами, он может взаимодействовать с рецептором SIRPα, приводя к снижению активации транскрипционного фактора (NF-κB), что в конечном итоге будет снижать продукцию провоспалительных цитокинов и активацию альвеолярных макрофагов. В случае легочной инфекции домен CRD связывается с микробными лигандами и поэтому связь CRD с SIRPα становится невозможной. Вместо этого появляется возможность связывания «коллагенового хвоста» SP-A с рецепторами кальретикулин/CD91. Такое взаимодействие стимулирует активацию NF-κB, что повышает продукцию провоспалительных цитокинов и активацию альвеолярных макрофагов [17]. Данная модель позволяет понять, каким образом один и тот же белок может давать как позитивный, так и негативный эффект на регуляцию воспаления в легких в зависимости от наличия или отсутствия легочной инфекции. При этом показано, что SP-A проявляет базовый уровень провоспалительной активности и в отсутствие микробных лигандов [18].

SP-D является мультимерным белком, связывающим Са²⁺, из семейства коллагеноподобных лектинов, чрезвычайно важным компонентом ЛС, главным образом продуцирующимся в легких [19]. Белок SP-D имеет молекулярную массу 43 кДа, состоит из 375 аминокислот, включает 4 домена: NH2-хвостовой домен, коллагеноподобный домен, домен «шейки» и С-концевой лектиновый домен «головка», распознающий группы COOH- углеводов. SP-D может существовать в форме мономера, тримера, додекамера или мультимера [17, 20, 21]. Процесс олигомеризации мономеров SP-D в тример вовлекает домены «шейка» и «головка», 4 тримера могут соединяться и формировать додекамер, додекамеры могут объединяться и формировать мультимер. Разные олигомерные формы SP-D альтернативно влияют на активность и функции альвеолярных макрофагов. Это связывают с тем, что мультимеры и додекамеры SP-D взаимодействуют с рецепторами одного типа на поверхности альвеолярных макрофагов, тогда как S-нитрозилированные тримеры и мономеры — с рецепторами другого типа. Открытые S-нитрозилированные хвостовые домены моно- и тримеров SP-D связываются с кальретикулином и CD-91 комплексом [17, 21], приводя к фосфорилированию внутриклеточной киназы р38, активации NF-κB и усилению продукции провоспалительных медиаторов и оксида азота. Oксид азота еще больше разрушает мультимеры SP-D, а образующиеся моно- и тримеры еще больше усиливают воспалительный ответ и бактерицидную активность макрофагов. SP-D является бивалентным регулятором воспаления в легких [22].

Показано, что удаление гена SP-D (SP-D (–/–)) приводит к увеличению количества и размера макрофагов в легких, нарушению профиля сурфактантных фосфолипидов, увеличению активности металлопротеаз, окислительному и нитрозативному стрессу [23], повышению базального уровня воспаления в легких с последующим развитием эмфиземы [24].

Помимо этого установлено, что SP-D может прямо действовать на альвеолярные макрофаги, играя важную роль в механизмах взаимодействия макрофагов с патогенами. SP-D связывается с грамотрицательными бактериями, такими как Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae, Escherichia coli и Haemophilus influenzaе, способствуя их агглютинации и стимуляции хемотаксиса нейтрофилов, макрофагов и эозинофилов к месту инвазии патогена [25—27]. SP-D также может связываться с грамположительными бактериями, такими как Streptococcus pneumoniae и Stafylococcus aureus, а также с микобактериями [28, 29], респираторно-синцитиальным вирусом, вирусом гриппа [30], грибами Pneumocystis carinii, Aspergillus fumigatus, Cryptococcus neoformans, Candida albicans [31].

Предполагается, что SP-А и SP-D могут быть маркерами и принимать участие в патогенезе клинических состояний, характеризующихся воспалением слизистой оболочки или повреждением паренхимы легких [32]. Исследования показали, что SP-А и SP-D влияют на восприимчивость к инфекционным заболеваниям. Так, повышенные уровни SP-А и SP-D у новорожденных предполагают повышенную восприимчивость к инфекциям [33].

Показано, что блокирование функции SP-A путем элиминации гена SP-A в генетически модифицированных SP-A (–/–) мышах или путем снижения функциональной активности белка SP-A вследствие его окисления озоном повышает чувствительность мышей к экспериментальной пневмонии после ингаляции озона [34]. SP-A (–/–) мыши проявляли повышенную чувствительность к ряду патогенных микроорганизмов, включая группу Streptococcus [35], P aeruginosa [36], H. influenza [27], P carinii [37, 38], K. pneumonia [34]. SP-D (–/–) мыши более восприимчивы к инфекциям дыхательных путей, вызываемым вирусом гриппа [17], респираторно-синцитиальным вирусом [28].

В исследованиях выявлено троекратное уменьшение уровня SP-А в полученной при бронхоальвеолярном лаваже жидкости (БАЛЖ), при туберкулезном процессе; уровень SP-А нормализовался после 1 мес лечения. Уровни SP-А обратно коррелировали с количеством нейтрофилов в БАЛЖ, вследствие чего можно предположить, что низкий уровень SP-А в БАЛЖ связан с усиленным воспалением в легких [39].

На протяжении последних десятилетий изучается уровень SP-А и SP-D в сыворотке крови и в БАЛЖ при заболеваниях органов дыхания (см. таблицу). Так, оказалось, что экспрессия SP-A в сыворотке крови значительно выше (р<0,05) в группе больных легочным туберкулезом, чем в контрольной группе и у пациентов с ХОБЛ, при этом не выявлено различий по экспрессии SP-A в мокроте между этими тремя группами [40].

При муковисцидозе обнаружены повышенные уровни SP-A в БАЛЖ на ранних стадиях [41] и их снижение при прогрессировании заболевания [42]. Показано, что уровень SP-D в БАЛЖ больных муковисцидозом отрицательно коррелировал с маркерами нейтрофильного воспаления [43], а уровень SP-D в сыворотке крови больных муковисцидозом повышен по сравнению с таковым у здоровы лиц [44].

В исследованиях выявлено, что у курильщиков значительно увеличены уровни SP-А и SP-D в общем кровотоке [45—48], а у больных ХОБЛ наблюдалась четкая обратная зависимость между тяжестью заболевания и уровнем SP-D в сыворотке, тогда как для белка 16 клеток Клара или С-реактивного белка такой зависимости не наблюдалось [49].

В недавно проведенном исследовании продемонстрирована статистически значимая связь между уровнем SP-D в сыворотке крови и частотой обострения ХОБЛ, что позволило предположить возможность использования уровня SP-D в сыворотке крови в качестве легочно-специфичного биомаркера степени тяжести и прогрессирования заболевания. Зарегистрирована обратная корреляция между уровнем сывороточного SP-D и ОФВ1 (p=0,049; r= –0,252). При этом не определялась связь между уровнем SP-D в индуцированной мокроте и ОФВ1 (p=0,92, r= –0,013). У пациентов с ХОБЛ, получавших терапию ингаляционными глюкокортикостероидами, наблюдался более высокий уровень SP-D (в сыворотке и мокроте), чем у пациентов без лечения. При этом у пациентов с повышенным уровнем SP-D в сыворотке крови отмечена более высокая частота обострений в течение 6 мес (р=0,0001; r=0,59) [50].

Предполагается участие SP-А и SP-D в патофизиологии аллергических процессов в дыхательных путях [51]. Выявлено, что исходные уровни SP-D значительно повышены в сыворотке крови у больных аллергической БА [52, 53]. Показано, что уровни SP-D в БАЛЖ пациентов с БА в несколько раз выше, чем у пациентов без нее [51, 54]. Компенсаторный характер повышения SP-D при воспалении, вероятно, обусловлен тем, что SP-D способен усиливать цитотоксические и фагоцитирующие свойства макрофагов [55]. Однако на высоте приступа БА уровень SP-D резко снижается [51].

Существует мнение, что SP-A опосредует механизмы аллергических реакций в легких, участвуя в удалении аллергена, ингибировании связывания IgE и аллергена и высвобождении гистамина. В модели на мышах показано, что внутриносовое введение SP-A может снижать эозинофилию в случае аллергического бронхолегочного аспергиллеза [56].

На основании клинического применения в Японии комбинации SP-A и SP-D используются при диагностике и прогнозировании течения интерстициальных заболеваний легких [57]. Установлено, что уровни SP-А и SP-D увеличивались в сыворотке крови пациентов при ИФЛ, коррелировали с различными степенями активности этого заболевания [33].

Ранее в исследованиях при сравнении групп с ИФЛ, пневмонией, контрольной группой выявлено, что количество SP-А в БАЛЖ при ИФЛ и в контрольной группе аналогично, тогда как при пневмонии регистрировалось сниженное содержание SP-А в БАЛЖ [58].

Китайские ученые установили, что концентрация SP-А в сыворотке крови собак при панбронхиолите и ИФЛ выше, чем при хроническом бронхите, тогда как в БАЛЖ различия в концентрациях SP-А при указанных процессах не выявлялись [59].

При саркоидозе — одном из наиболее распространенном интерстициальном заболевании легких неустановленной природы [60] уровень SP-D в БАЛЖ повышен по сравнению с таковым у здоровых людей, при этом увеличения содержания SP-А не зарегистрировано [32, 54, 60]. Повышение уровня SP-D при саркоидозе может быть обусловлено способностью провоспалительных цитокинов стимулировать продукцию SP-D в дыхательных путях [20, 61]. Исследование SP-D в сыворотке крови пациентов с саркоидозом выявило его повышенный уровень по сравнению с таковым у здоровых лиц [62].

Результаты некоторых исследований показали сниженную концентрацию SP-D в отечной жидкости в легких при их остром повреждении и повышенную концентрацию в плазме SP-А, что может быть связано с более тяжелым течением и худшим прогнозом заболевания [54]. Уровень SP-А в БАЛЖ снижен у пациентов с ОРДС, SP-D снижен у больных, умерших от ОРДС. У больных с ОРДС наблюдался повышенный уровень обоих белков в сыворотке крови, однако SP-D оказался более надежным биомаркером заболевания [33].

Выявлено, что уровни SP-A и SP-D в сыворотке крови значительно увеличены у детей с острым бронхиолитом, а при тяжелых случаях выше, чем при более легких. При этом даже после купирования клинических симптомов уровни SP-A и SP-D в сыворотке крови оставались высокими [63].

Установлено, что количество SP-D и SP-А уменьшается в БАЛЖ и увеличивается в сыворотке крови с увеличением возраста; это может быть связано с возрастными изменениями альвеолярного эпителия [64].

В недавно выполненных исследованиях показано, что системные уровни SP-D ассоциировались со старением и служили прогностическим фактором смерти при сердечно-сосудистых и легочных заболеваниях. В популяционном когортном исследовании выявлено, что более высокие уровни SP-D в системном кровотоке ассоциировались с повышенным уровнем смертности у пожилых женщин [65]. Другие исследователи утверждают, что уровень SP-D в сыворотке крови связан с сердечно-сосудистыми заболеваниями и общей смертностью у больных с ангиографически подтвержденным диагнозом ишемической болезни сердца независимо от других хорошо известных факторов риска (таких как возраст, курение, повышенный уровень холестерина и С-реактивного белка) [66, 67].

Таким образом, в литературе имеются указания на клинически значимое увеличение уровней SP-А и SP-D в сыворотке крови при заболеваниях органов дыхания, сопровождающихся усилением воспаления слизистой оболочки или повреждением паренхимы легких, а в последние годы выявлена их ассоциация с возрастом и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Ввиду изложенного в настоящее время целесообразны исследования по оценке эффективности применения SP-А и SP-D в качестве специфических маркеров воспалительных заболеваний легких.