Extracellular traps as an important part of the pathogenesis in chronic rhinosinusitis

Full Text

Введение Развитие современных методов диагностики способствует активному накоплению данных в иммунологии, что позволяет изучать ранее неизвестные аспекты патогенеза заболеваний, консервативное лечение которых не всегда приводит к стойкому эффекту. Одним из таких заболеваний является хронический риносинусит (ХРС). Согласно европейскому согласительному документу по риносинуси-ту и назальному полипозу (EPOS) 2020 с ХРС сталкивается от 5 до 12% человеческой популяции [1]. В России, по данным некоторых авторов, средняя распространенность заболевания составляет 16,42±10,89% [2]. В последние годы появляется все больше информации о влиянии уникального механизма иммунного ответа - образования внеклеточных ловушек - на течение многих хронических заболеваний, включая ХРС [3-6]. Виды ХРС В соответствии с последними рекомендациями EPOS 2020 [1] ХРС определяют как хронический воспалительный процесс в слизистой оболочке полости носа и околоносовых пазух длительностью более 12 нед, обязательными условиями которого являются жалобы на заложенность носа, а также один из следующих симптомов: дискомфорт в проекции околоносовых пазух или нарушение обоняния. В большинстве случаев в клинической практике используется классификация ХРС согласно такому фенотипическому признаку, как наличие полипов. На основании этого условия ХРС подразделяется на полипозный и без полипов [1, 3, 5, 6]. Однако несмотря на то, что эта классификация удобна в использовании на практике, она не отражает действительных актуальных изменений в слизистой оболочке полости носа и околоносовых пазух, происходящих на уровне гуморально-клеточных взаимодействий. В связи с этим в последнее время наиболее активно ведется работа в направлении развития классификации, отражающей иммунологические процессы, свершающиеся в слизистой оболочке полости носа и околоносовых пазух. В зависимости от причин развития воспалительного процесса в слизистой оболочке полости носа и околоносовых пазух принято делить ХРС на первичный и вторичный (когда к развитию воспаления приводят локальные, механические, аутоиммунные факторы) [1]. Такой подход позволяет существенно индивидуализировать тактику лечения пациента и увеличить ее эффективность при первичном ХРС [1]. При вторичном ХРС в основе патогенетического лечения лежит устранение причины воспалительного процесса в околоносовых пазухах. Внеклеточные ловушки В 1996 г. описали путь прекращения жизненного цикла нейтрофилов, не похожий ни на апоптоз, ни на некроз [7]. После воздействия на нейтрофилы форбол-12-мири-стат-13-ацетатом наблюдался выход во внеклеточное пространство ДНК вместе с везикулярными белками, что приводило к гибели нейтрофила. Лишь в 2004 г. в полной мере изучили механизм, лежащий в основе образования нейтрофильных внеклеточных ловушек (НВЛ), который получил название НЕТоз (NET - neutrophil extracellular traps) [7, 8], а также исследовали его антибактериальные и противовирусные свойства. НЕТоз описан у многих представителей животного мира, включая млекопитающих, рыб и насекомых [9]. Схожий механизм прекращения жизненного цикла клетки с образованием внеклеточных ловушек показан и у других видов гранулоцитов. У эозинофилов это явление обнаружили в 2008 г. и охарактеризовали как ответ эозинофилов на чужеродную инфекцию, а сам процесс назвали ЭТозом [10]. Однако большинство исследований, посвященных внеклеточным ловушкам, направлено на изучение НЕТоза. В настоящее время имеются данные, свидетельствующие о том, что выброс НВЛ может быть результатом активации нейтрофила в условиях, когда поглощение чужеродного агента проблематично из-за несоответствия размеров фагоцита и патогена [11]. Для эозинофилов такой механизм активации образования внеклеточных ловушек изучен недостаточно. Двойственная роль внеклеточных ловушек Механизм иммунного ответа - образование НВЛ и эозинофильных внеклеточных ловушек (ЭВЛ) - направлен на повышение эффективности элиминации чужеродных патогенов из организма хозяина. Особенно высокой способностью к элиминации патогенов обладают нейтрофилы, которые первыми мигрируют в очаг инфекции и реализуют свои антимикробные свойства. Эозинофилы принимают участие в защите организма от грибковой или паразитарной инвазии. НВЛ и ЭВЛ формируют гидрофобные связи за счет анионного заряда поверхности бактерий и катионного заряда внеклеточных ловушек, практически охватывая патоген [12]. Образование внеклеточных ловушек дополняют привычные механизмы реализации иммунологических функций гранулоцитов, такие как фагоцитоз и активация комплемента. НВЛ при остром воспалительном процессе предотвращают диссеминацию инфекционных агентов, захватывая патогены и уничтожая их при помощи антимикробных ферментов, способствуя миграции гранулоцитов в очаг воспаления [3, 13]. При этом НВЛ имеют прямое отношение к поддержанию избыточного воспалительного ответа, образованию тромбов в сосудах за счет активации тромбоцитов [13]. НВЛ необходимы для элиминации представительной грибковой микробиоты из легочной ткани [14], при этом их избыточное накопление способствует снижению легочной функции и легочной вентиляции при заболеваниях нижних дыхательных путей (ДП) [15]. Число НВЛ в мокроте напрямую коррелирует с тяжестью течения хронической обструктивной болезни легких [15] и острого респираторного дистресс-синдрома [16]. Похожая ситуация с участием НВЛ наблюдается при кератите, воспалении роговицы глаза. Число НВЛ напрямую коррелирует с эффективностью лечения грибковой инвазии [17]. Однако при поражении роговицы глаза синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa), а также воспалении, не ассоциированном с бактериальной инвазией, накопление НВЛ усугубляет течение заболевания [18, 19]. Интересна роль НВЛ при сепсисе: у выживших пациентов нейтрофилы обладали большим потенциалом к образованию НВЛ по сравнению с группой пациентов, лечение которых было неэффективным [20]. Это может говорить о важности образования НВЛ в начале воспалительного процесса, ассоциированного с бактериальной инвазией, и его потенциальном негативном влиянии на организм хозяина при развитии хронического воспалительного процесса. Показано, что ЭВЛ обладают гораздо меньшей способностью к удалению патогена, однако они значительно повышают способность организма к элиминации синегнойной палочки при сепсисе [21-23]. Образование ЭВЛ преимущественно встречается при заболеваниях, сопровождающихся инфильтрацией тканей эозинофилами. Наиболее изучено присутствие ЭВЛ при аллергическом рините, риносинусите и бронхиальной астме (БА) [24-28]. Существует мнение, что высокая вязкость эозинофильного секрета, содержащего ферменты первичных и вторичных гранул эозинофилов, может способствовать повреждению эпителия слизистой оболочки за счет снижения клиренса секрета из просвета ДП [29]. В целом роль ЭВЛ при различных заболеваниях изучена в меньшей степени, чем роль НВЛ. ЭВЛ обладают меньшим потенциалом к повреждению собственных тканей организма благодаря более высокой стабильности эозинофильных везикул, образующихся в процессе ЭТоза. В дальнейшем эти гранулы эозинофилов принимают участие в процессе иммунного ответа как самостоятельные комплемент-зави-симые структуры [30-32]. Роль внеклеточных ловушек при риносинусите Течение ХРС в большинстве случаев ассоциировано с нейтрофильной, эозинофильной или смешанной инфильтрацией тканей слизистой оболочки полости носа и околоносовых пазух [5]. При ХРС 2-го типа эозинофилы, преобладающие в слизистой оболочке, могут способствовать миграции нейтрофилов в слизистую оболочку полости носа и околоносовых пазух, провоцируя НЕТоз, который может как противостоять бактериальной инвазии [5], так и поддерживать воспалительный процесс [3]. НЕТоз как компонент иммунного ответа является частью воспалительного процесса и, по данным некоторых исследователей, может встречаться при анализе гистологического материала в 67% случаев у пациентов с ХРС без полипов и с полипозным риносинуситом у 64% больных [5]. Однако не всем исследователям удалось найти НВЛ у пациентов с неэозинофильным риносинуситом [33]. Около 13,5% эозинофилов, инфильтрирующих слизистую оболочку полости носа и околоносовых пазух при эозинофильном ХРС, погибают путем ЭТоза [33]. В литературе также практически не представлены данные о частоте и распространенности НЕТоза в слизистых оболочках у пациентов без ХРС, хотя имеются сведения о том, что число НВЛ в секрете пациентов из группы контроля значительно ниже, чем у больных ХРС [3]. В то же время ЭТоз, согласно данным некоторых исследователей, наблюдается в тканях пациентов с неэозинофильным риносинуситом и не наблюдается у здоровых людей [33]. При этом число ЭВЛ в слизистой оболочке и полипозной ткани не коррелирует с распространенностью полипозного поражения [33]. При ХРС в период ремиссии и при обострениях концентрация внеклеточной ДНК и НВЛ в тканях и секрете существенно увеличивается [3, 5, 6]. Во время анализа секрета пациентов с полипозным риносинуситом нашли ЭВЛ [12, 33, 34]. Однако в литературе нет данных о том, какой процент разрушенных нейтрофилов подвергается цитолизу, а какой идет по пути образования внеклеточных ловушек, тогда как известно, что около 30% эозинофилов при полипозном риносинусите 2-го типа испытывает цитолиз [12]. Безусловно, распределение внеклеточных ловушек в тканях зависит от наличия полипозной ткани. При полипозном риносинусите НВЛ сосредоточены преимущественно субэпителиально и часто ассоциированы с бактериальными биопленками [5, 6]. ЭВЛ в случае полипозного рино-синусита расположены в апикальной части субэпителиального слоя по сравнению со стромой, где эозинофилы в основном интактны [33]. При ХРС без полипов НВЛ находятся значительно глубже эпителия и обнаруживаются преимущественно в строме [5]. Распределение ЭВЛ в случае ХРС без полипов в литературе не описано. Нейтрофилы и НВЛ влияют на проницаемость эпителия, однако их действие разнонаправленно. Так, в клетках, проконтактировавших с НВЛ, происходит снижение проницаемости эпителия за счет увеличения электрической резистентности. Это связано с увеличением числа межклеточных соединительных комплексов и наблюдается только после взаимодействия эпителия с НВЛ или предактивированными нейтрофилами, которые находятся в процессе НЕТоза [3]. В противоположность этому интактные нейтрофилы могут нарушать барьерную функцию эпителия у пациентов с полипозным риноси-нуситом [35]. Это связано с возможностью выработки нейтрофилами онкостатина М, который приводит к ухудшению барьерной функции эпителия [36]. Известно, что нейтрофилы могут производить также и проаллергиче-ские интерлейкины (ИЛ) - ИЛ-4, 5, 9 и 13, поддерживая 2-й тип воспалительного ответа, однако это явление наблюдается лишь при полипозном риносинусите и требует дальнейшего изучения [35]. ЭВЛ способны увеличивать проницаемость эпителия слизистой оболочки в случае БА и вместе с тем способствовать его отслоению, однако этот эффект не был изучен при ХРС [37]. НВЛ и нейтрофилы в процессе НЕТоза также содействуют повышению миграции лейкоцитов в очаг воспаления [3]. Этот эффект обусловлен увеличением числа ICAM-1 рецепторов эндотелия, усиливающих миграцию клеток из кровеносного русла в ткани [3]. Сравнение эффектов НВЛ и ЭВЛ Внеклеточные ловушки в значительной степени оказывают влияние на характер патологического отделяемого при воспалительных процессах слизистых оболочек [12, 38]. При преобладании в очаге воспаления нейтрофильной инфильтрации наблюдается гнойное отделяемое, тогда как при эозинофильной инфильтрации формируется характерный секрет, называемый «муцин» [39, 40]. Большое влияние на вязкость секрета оказывают процессы НЕТоза и ЭТоза [38]. Для отделяемого с избыточным образованием ЭВЛ характерно существенное увеличение вязкости. Это связано с сохранением низкой пластичности хроматина и более высокой по сравнению с НВЛ стабильностью везикул эозинофилов [41]. Под пластичностью понимают изменение трехмерной структуры хроматина ДНК и степень его конденсации. Разницу в вязкости отделяемого при НЕТозе и ЭТозе можно объяснить отличием в активности протеолитических ферментов нейтрофилов и эозинофилов. Более высокая активность протеолитических ферментов нейтрофилов (в частности, нейтрофильной эластазы) снижает стабильность конденсированного хроматина и повышает его пластичность [38, 41]. Снижение пластичности хроматина гранулоцитов происходит за счет деградации ядер-ных гистонов, определяющих трехмерную структуру хроматина, которые разрушаются нейтрофильной эластазой и другими ферментами нейтрофилов [41]. Примером такого влияния НЕТоза является снижение вязкости экссудата на фоне присоединения бактериального компонента при эозинофильном среднем отите [42]. Образование НВЛ в этом случае связано с присоединением бактериальной инвазии, индуцирующей НЕТоз. Для НВЛ характерно наличие сочетания деконденсиро-ванной внеклеточной ДНК, а также дегранулировавших ферментов - нейтрофильной эластазы и миелопероксидазы. Это существенно отличает НВЛ от ЭВЛ, в которых внеклеточная ДНК связана с целыми гранулами. Дегрануляция с выходом ферментов во внеклеточное пространство у эозинофилов вторична по отношению к ЭТозу и происходит только после воздействия специфических триггеров [38]. Таким образом, НВЛ могут с большей долей вероятности способствовать повреждению собственных тканей, чем ЭВЛ. Однако из-за того, что ЭТоз в муцине протекает легче, чем в тканях, избыток образования ЭВЛ на фоне задержки эвакуации секрета может способствовать вторичному повреждению эпителия [1, 12, 38]. Терапевтические возможности влияния на внеклеточные ловушки Основными группами лекарственных средств, применяемых для лечения пациентов с ХРС, являются интраназальные глюкокортикостероиды (ГКС), во время обострения - системные антибактериальные препараты [1]. Увеличить эффективность лечения могут также ирригационные мер оприятия [1]. При во спалительных процессах грибковой этиологии может быть оправдано назначение противогрибковых препаратов [43]. Лечение направлено на купирование воспалительного процесса и нормализацию функционирования слизистой оболочки околоносовых пазух [43, 44]. Для повышения эффективности лечения во время обострения могут назначаться деконгестанты, антигистаминные и антилейкотриеновые препараты (при сопутствующей аллергии), мукоактивные и иммунотропные лекарственные средства [1, 45]. Хотя назначение антибактериальной терапии не решает проблемы данной патологии [46], известно, что при ХРС длительный прием макролидов обладает иммуномодулирующим эффектом, в основе которого лежит усиление НЕТоза [3, 44]. Во время обострения ХРС это влияние может повышать возможности организма к элиминации патогена, тогда как при хроническом течении процесса избыток НВЛ может приводить к повреждению слизистой оболочки. Связь использования других антибактериальных препаратов с метаболизмом внеклеточных ловушек не описана [3]. Известно, что интраназальные ГКС при длительном применении в процессе лечения больных ХРС оказывают положительное влияние на клиническое течение заболевания и качество жизни, особенно при первичном ХРС 2-го типа, ассоциированном с избыточной инфильтрацией слизистой оболочки полости носа эозинофилами. Использование такого ГКС, как дексаметазон, по данным литературы, in vivo не влияет на процесс НЕТоза, однако снижает апоптоз нейтрофилов [3]. Вместе с тем имеются сведения о снижении количества НВЛ на фоне применения данного препарата в условиях in vitro [47, 48]. Влияние ГКС на образование ЭВЛ при ХРС изучено недостаточно, хотя есть данные, что при хронических заболеваниях нижних ДП использование дексаметазона существенно снижает уровень ИЛ-8, ассоциированного с образованием ЭВЛ, а также уменьшает образование эозинофильных гранул, содержащих агрессивные ферменты и поддерживающих тяжелое течение БА [37]. В качестве одного из инвазивных способов купирования обострений ХРС может использоваться лечебно-диагностическая пункция верхнечелюстной и других пазух носа [44]. При отсутствии эффекта от консервативного лечения в среднем у 13-20% больных ХРС проводится хирургическое лечение, направленное на санацию очага воспаления с последующим восстановлением аэрации и дренирования пазухи [49]. Индивидуальные особенности строения полости носа и околоносовых структур у пациента могут способствовать поддержанию хронического воспалительного процесса. В таких случаях консервативное лечение даже при положительном клиническом эффекте сопровождается хирургическим вмешательством, направленным на коррекцию измененных внутриносовых структур, препятствующих адекватной аэрации или частичной и полной блокаде выводных путей [43, 44]. Хирургическая санация синусов существенно снижает клинические проявления заболевания, однако рецидив ХРС наблюдается в 31% случаев [50]. Частота послеоперационных осложнений варьирует от 1,2 до 15,3%, и в 7% случаев требуется повторное хирургическое вмешательство [50]. Таким образом, существующие на сегодняшний день методы консервативного и хирургического лечения имеют потенциал к дальнейшему совершенствованию. Заключение Все упомянутое позволяет сделать вывод о недостаточной эффективности существующих методов лечения и важности поиска новых способов борьбы с ХРС, учитывающих этиопатогенетические изменения в слизистой оболочке полости носа, в том числе метаболизм внеклеточных ловушек в тканях. Таким образом, внеклеточные ловушки, которые являются важным компонентом воспалительного процесса, могут оказаться основной мишенью при лечении ХРС. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest.

About the authors

Valery M. Svistushkin

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: svvm3@yandex.ru
Moscow, Russia

Galina N. Nikiforova

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: gn_nik_63@mail.ru
Moscow, Russia

Nina V. Vorobyeva

Lomonosov Moscow State University

Email: nvvorobjeva@mail.ru
Moscow, Russia

Artem S. Dekhanov

Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: dehanovartem@rambler.ru
Moscow, Russia

References

Supplementary files