The role of alterations in permeability of the intestinal mucosa in the genesis of functional gastrointestinal disorders

Full Text

Функциональные заболевания желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) являются наиболее актуальной и динамично развивающейся областью современной гастроэнтерологии [1]. Данная тенденция определена их высокой распространенностью в общемировой популяции, достигающей 15-25% взрослого и молодого населения развитых стран, а также неполным раскрытием всех патогенетических звеньев, лежащих в основе развития данной группы патологий [2]. В совокупности это обусловливает повышенный научный интерес к проблеме функциональных заболеваний ЖКТ, который отражается в фактически экспоненциальном росте научных работ по данному направлению в текстовой библиографической базе данных PubMed/MEDLINE (рис. 1).Одними из наиболее распространенных функциональных расстройств ЖКТ являются синдром раздраженного кишечника (СРК) и функциональная диспепсия (ФД) [2, 3]. При этом в клинической практике достаточно часто встречается перекрест (overlap) этих заболеваний [4]. Согласно наиболее релевантному метаанализу, распространенность СРК у пациентов с ФД составляет 37% (95% доверительный интервал - ДИ 30-45%) [5]. Учитывая эти данные, многими специалистами предполагается наличие общности механизмов, задействованных в генезе данных заболеваний [6, 7]. Однако, несмотря на существенные продвижения в области изучения механизмов функциональных заболеваний ЖКТ, к настоящему моменту единой этиопатогенетической модели формирования рассматриваемой группы патологий не существует [2, 8]. Тем не менее на настоящий момент накапливается все больше данных о роли нарушения проницаемости слизистой оболочки кишечника в генезе рассматриваемых заболеваний [9, 10]. Барьерная функция слизистой оболочки кишечника Слизистая оболочка кишечника является своеобразным барьером, обеспечивая защитную функцию путем нивелирования поступления внутрипросветных антигенов во внутреннюю среду организма [10]. В то же время, участвуя в абсорбции питательных веществ, она необходима для нормального поддержания физиологических процессов. Чтобы успешно выполнить эту сложную задачу, слизистая оболочка кишечника создает динамический полупроницаемый барьер, который поддерживает активный и пассивный транспорт веществ и исключает попадание потенциально вредных веществ [7, 10]. Данный процесс регулируется нейрогормональными и иммунными механизмами. Кишечный барьер состоит из ряда анатомических и функциональных элементов (клеточных и внеклеточных), распределенных по тканевым слоям, которые тесно взаимодействуют друг с другом для поддержания гомеостаза [8]. Экспериментальные и клинические исследования, проведенные к настоящему времени, продемонстрировали, что барьерная функция слизистой оболочки ЖКТ может модулироваться целым рядом факторов (диета, стресс, бактериальные агенты, лекарственные препараты), и перманентный характер изменения проницаемости кишечника без соответствующего корригирования может привести к развитию заболеваний [11]. Действительно, на настоящий момент многие специалисты отмечают связь повышенной проницаемости слизистой оболочки кишечника с болезнями различных органов и систем (СРК, ФД, воспалительные заболевания кишечника, целиакия, пищевые аллергии, сахарный диабет, ревматоидный артрит, шизофрения, рассеянный склероз и пр.), что свидетельствует о значимости барьерной функции слизистой для поддержания здоровья человека [12-15]. Кишечный барьер представлен слизистым компартментом, обеспечивающим 1-ю линию защиты и сохранение в преэпителиальной зоне секреторного иммуноглобулина A и антибактериальных субстанций (a-дефензины, лизоцим, отрицательно заряженные группы муцинов, кателицидины, интестинальный трефойловый фактор, рибонуклеазы), а также эпителиальным компартментом, представленным однослойным цилиндрическим эпителием [10, 16]. Последний главным образом состоит из энтероцитов (80%), а также ряда других клеток, выполняющих слизеобразующую (бокаловидные клетки), гормональную (энтерохромаффинные клетки), а также иммунную функции (клетки Панета, М-клетки) [17]. Клетки эпителиального компартмента тесно примыкают друг к другу, что обеспечивается комплексами межклеточных контактов, апикальная и самая главная часть которых образована плотными контактами [18, 19]. Роль плотных контактов заключается в том, чтобы ограничивать и регулировать параклеточную диффузию: они предотвращают протекание тканевой жидкости через эпителий, но при необходимости могут быть проницаемыми для ионов, небольших гидрофильных молекул и даже макромолекул [18]. Структура плотных контактов клеток представлена трансмембранными белками (окклюдины, клаудины, JAM), чьи цитоплазматические домены с помощью внутриклеточных замыкающих белков (ZO-1, ZO-2, ZO-3) связаны с актиновыми филаментами цитоскелета клеток (рис. 2) [10, 20]. Функциональная способность плотных контактов к пропуску макромолекул в первую очередь детерминируется клаудинами [21]. Структурная стабильность плотных контактов может быть скомпрометирована как эндогенными (провоспалительные цитокины фактор некроза опухоли - ФНО-a , интерферон - ИФН-g, интерлейкин - ИЛ-13; сериновые протеазы тучных клеток), так и экзогенными факторами (стресс, сериновые протеазы и хемотаксические пептиды бактерий, глиадин, алкоголь, диета с высоким содержанием жиров) [10, 18, 21-24]. Нарушения барьерной функции, связанные с компрометацией плотных контактов, приводят к повышению проницаемости слизистой оболочки кишечника и поступлению различных внутрипросветных факторов в собственную пластинку слизистой, способствуя активации иммунокомпетентных клеток [7, 8, 10, 25, 26]. Последние, вырабатывая ряд цитокинов, оказывают влияние на чувствительность нервных окончаний слизистой оболочки, тем самым индуцируя возникновение феномена висцеральной гиперчувствительности и альтерацию моторной функции кишечника [8, 26]. В литературе феномен активации локального воспалительного ответа у пациентов с функциональными заболеваниями ЖКТ описан термином low-grade inflammation (низкоактивное воспаление) [27]. Нарушения проницаемости слизистой оболочки кишечника при СРК СРК - это функциональное расстройство ЖКТ, проявляющееся периодической болью в животе, связанной с изменением кратности дефекаций и/или изменением консистенции стула [28]. Согласно Римским критериям IV пересмотра (2016 г.), СРК подразделяется на 3 основных подтипа в соответствии с преобладающим видом расстройства функции толстой кишки: СРК с запором (СРК-З), СРК с диареей (СРК-Д) и смешанный подтип СРК [29]. Отдельно принято выделять постинфекционный вариант СРК (ПИ-СРК), который по своей симптоматике напоминает СРК-Д, но обычно имеет острое начало после эпизода инфекционного гастроэнтерита [30]. Первые данные о повышении проницаемости слизистой оболочки кишечника у пациентов с СРК были получены в популяции ПИ-СРК более 15 лет назад [31, 32]. Уже в более поздних исследованиях этот факт был подтвержден и для неинфекционно-индуцированного варианта СРК [33, 34]. Более того, в одном из исследований повышенная проницаемость значительно коррелировала с уровнем тревоги и депрессии у пациентов [34]. При анализе биоптатов у больных с СРК отмечается альтерация экспрессии и распределения белков плотных контактов, которая наличествует во всех отделах кишечника [19]. В частности, при сравнении со здоровыми лицами характерными изменениями являются снижение экспрессии белка ZO-1 и протеасом-опосредованная деградация окклюдинов [35, 36]. При сравнении профиля экспрессии белков плотных контактов между подтипами заболевания отмечается достоверное снижение экспрессии клаудина-1 и окклюдинов у пациентов с СРК-Д, которое не наблюдается при других подтипах СРК [37]. О значении повышенной проницаемости слизистой оболочки кишечника в генезе СРК говорят результаты генетических исследований. Недавний метаанализ полногеномных ассоциативных исследований F. Bonfiglio и соавт. (2018 г.) выявил более 64 генов, в большей или меньшей степени ассоциированных с риском СРК. При этом ряд из них (FXDY1, FXDY3, FXDY5, FXDY7) кодирует структуры ионных каналов, задействованных в регуляции деятельности плотных контактов клеток [38]. Нарушение проницаемости слизистой оболочки кишечника у пациентов с СРК ведет к развитию низкоактивного воспаления [27]. Действительно, иммунногистологические исследования демонстрируют увеличение числа активированных иммунокомпетентных клеток, включая Т-лимфоциты и тучные клетки в слизистой оболочке кишечника, что свидетельствует о роли местной иммунной системы в патогенезе СРК [39-41]. Это воспаление особенно чаще и убедительней обнаруживается у больных с постинфекционной формой заболевания. Повышенное количество лимфоцитов неоднократно наблюдалось в биоптатах толстой и тонкой кишки у пациентов с СРК-Д и ПИ-СРК [10]. В одном из исследований в слизистой тощей кишки у 90% пациентов с клинически выраженным СРК отмечались инфильтрация лимфоцитов вокруг межмышечных нервных сплетений, а ассоциированная дегенерация нейронов - у 60% больных [41]. ИФН-g, вырабатываемый активированными лимфоцитами, индуцирует фосфорилирование легких цепей миозина, приводя к сокращению актин-миозинового кольца апикальной части энтероцитов, увеличивая проницаемость плотных контактов [42]. Помимо этого, по данным M. Barbaro и соавт. (2016 г.), данный цитокин снижает экспрессию белков SERT, приводя к нарушению метаболизма серотонина в слизистой оболочке кишечника [43]. Значительно повышенные уровни данного цитокина ИФН-g и пониженные уровни противовоспалительного ИЛ-10 были обнаружены в слизистой оболочке кишечника пациентов с СРК и ПИ-СРК [43, 44]. Однако ключевое место в современных концепциях патогенеза СРК отводится тучным клеткам - эффекторному звену иммунного ответа [45]. Повышенное количество этих клеток отмечается в биоптатах различных отделов кишечника пациентов с СРК в сравнении со здоровыми лицами [46, 47]. Более того, в одном из исследований была продемонстрирована корреляция между наличием, выраженностью абдоминальной боли и присутствием активированных тучных клеток вблизи нервных окончаний толстой кишки [46]. Активация тучных клеток приводит к их дегрануляции с высвобождением различных биологически активных веществ, включая сериновые протеазы (триптаза, химаза), гистамин и серотонин [45]. Данные факторы путем связи со специфическими рецепторами нервных терминалей ноцитептивных афферентных нейронов приводят к сенситизации с формированием феномена висцеральной гиперчувствительности [48, 49]. Это подтверждается тем фактом, как уже упоминалось, что тучные клетки часто находятся вблизи нервных окончаний многих типов нейронов, иннервирующих кишечник [50]. Результаты последних исследований свидетельствуют, что среди всех вырабатываемых тучными клетками медиаторов главная роль в генезе СРК принадлежит сериновым протеазам. Действительно, у пациентов с СРК в образцах кала обнаруживается высокая протеолитическая активность, обусловленная сериновыми протеазами [51-53]. В свою очередь в биоптатах толстой кишки пациентов с СРК-Д и СРК-З достоверно чаще по сравнению с лицами контроля выявляется повышенная экспрессия мРНК триптазы и мРНК рецепторов, активируемых протеазами 2-го типа (PAR-2) [54]. В экспериментальных исследованиях было продемонстрировано, что введение экстракта кала от этих пациентов способствовало повышению межклеточной проницаемости и снижению болевого порога у мышей. При этом появлявшиеся изменения подвергались обратному развитию при приеме ингибиторов сериновых протеаз [52]. В другом экспериментальном исследовании L. Du и соавт. (2019 г.) было показано, что активация PAR-2 увеличивает кишечную проницаемость, снижая экспрессию белков плотных контактов, приводя к иммунной активации и висцеральной гиперчувствительности на модели ПИ-СРК [55]. Помимо этого, в недавнем клиническом исследовании S. Edogawa и соавт. (2019 г.) было продемонстрировано, что пациенты с высоким уровнем протеолитической активности имели большую выраженность симптоматики и более высокую проницаемость толстой кишки in vivo и ex vivo [53]. Таким образом, повышенная проницаемость, ассоциированная с альтерацией белков плотных контактов у пациентов с СРК, ведет к активации тучных клеток и их последующей дегрануляции с высвобождением большого количества сериновых протеаз, приводящих к формированию феномена висцеральной гиперчувствительности и инициирующих замыкание своеобразного «порочного круга» за счет собственного негативного влияния на барьерную функцию слизистой оболочки кишечника (рис. 3). Нарушения проницаемости слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки при ФД Согласно Римским критериям IV пересмотра (2016 г.) под термином ФД понимают наличие одного и более симптомов у пациента - боль или жжение в эпигастрии, чувство переполнения в эпигастрии или раннее насыщение при отсутствии данных об органической (вторичной) патологии, способной объяснить эти симптомы [56, 57]. В настоящее время появляется все больше данных о том, что в генезе ФД значимую роль может играть нарушение проницаемости слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки [58]. Так, в исследовании H. Vanheel и соавт. (2014 г.) было показано, что у пациентов с ФД отмечаются более низкое трансэпителиальное электрическое сопротивление, а также увеличенная парацеллюлярная проницаемость, что свидетельствует о нарушении целостности слизистой оболочки на микроскопическом уровне [59]. Помимо этого, была отмечена альтерация экспрессии белков, отвечающих за плотные контакты клеток, включая окклюдин и ZO-1 [59]. Более детальный анализ показал, что ослабление эпителиального барьера у пациентов с ФД ассоциировано с развитием низкоактивного воспаления в собственной пластинке слизистой с активацией тучных клеток и эозинофилов [60]. Действительно, к настоящему времени появляется все больше данных об увеличении количества тучных клеток и эозинофилов в биоптатах слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, что подчеркивают потенциальную роль воспалительных механизмов в патогенезе ФД [10]. Так, в недавнем метаанализе L. Du и соавт. (2018 г.), обобщившем результаты 37 исследований, было продемонстрировано, что у пациентов с ФД по сравнению с группой контроля отмечается увеличение количества тучных клеток (стандартизованная разность средних - СРС 0,66, 95% ДИ 0,20-1,13, p=0,005) и эозинофилов (СРС 0,95, 95% ДИ 0,66-1,24; p<0,001) в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки [61]. Данные клетки являются эффекторными и в случае активации вырабатывают большое количество цитокинов, способных оказывать влияние на чувствительность нервных окончаний слизистой оболочки, тем самым индуцируя возникновение феномена висцеральной гиперчувствительности и/или моторно-тонических нарушений гастродуоденальной зоны, заключающихся в замедлении эвакуаторной функции и нарушении адаптивной релаксации желудка [62, 63]. В силу изложенного ведущие специалисты в области функциональных заболеваний ЖКТ в своих последних обзорных работах, опубликованных в 2018 и 2019 г., констатируют, что гипотеза о том, что ФД является следствием низкоактивного воспаления слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки на фоне нарушенной эпителиальной проницаемости, получает все большее признание мирового научного сообщества [58, 64]. Подходы к восстановлению нарушенной проницаемости слизистой оболочки кишечника На сегодняшний день активно изучаются методы, таргетированные на восстановление барьерной функции эпителия кишечника, однако ни один из них не является общепризнанным и рекомендованным в рамках лечения функциональных заболеваний ЖКТ. В рамках общих рекомендаций пациентам целесообразно максимально снизить потребление алкоголя, глютенсодержащих и молочных продуктов, а также избегать необоснованного применения антибактериальных и нестероидных противовоспалительных препаратов [22, 65, 66]. В единичных экспериментальных и клинических исследованиях показано, что L-глютамин, витамин D, препараты цинка и мультиштаммовые пробиотики способны восстанавливать кишечную проницаемость при компрометации плотных контактов эпителиального барьера [65, 67-70]. Различные этапы клинических исследований проходят ингибиторы киназы легких цепей миозина, а также ингибиторы зонулина, которые потенциально способны эффективно нивелировать повышенную проницаемость слизистой [10, 71]. В современной клинической практике в целях восстановления нарушенной проницаемости слизистой оболочки кишечника целесообразно использовать цитопротективные препараты, доказанно влияющие на слизистый и эпителиальный компартменты кишечного барьера. Среди препаратов, представленных в России, этим требованиям отвечает ребамипид (Ребагит) - индуктор синтеза эндогенных простагландинов E2 и I2 [9, 72]. Данный препарат увеличивает продукцию гликопротеинов и муцинов, поддерживая функциональную состоятельность слизистого компартмента, а также усиливает плотные контакты клеток путем поддержания экспрессии белков окклюдинов и клаудинов, потенцируя стабильность эпителиального компартмента кишечного барьера [72-74]. Помимо этого, ребамипид улучшает кровоснабжение слизистой оболочки ЖКТ за счет активации генов, кодирующих ангиогенные факторы роста [75]. В настоящий момент доказательная база клинической эффективности гастропротективных препаратов при функциональных заболеваниях ЖКТ продолжает активно формироваться. Существует опубликованный метаанализ, в котором оценивалась эффективность ребамипида у пациентов с ФД и органической диспепсией [76]. Данная работа, обобщившая результаты 17 рандомизированных клинических исследований - РКИ (2170 пациентов), продемонстрировала, что терапия ребамипидом была ассоциирована с уменьшением симптомов диспепсии в сравнении с плацебо/контрольными препаратами (отношение шансов 0,77; 95% ДИ 0,64-0,93; р<0,001) [76]. Отдельно стоит упомянуть, что в одном из РКИ было показано, что терапия ребамипидом, помимо купирования симптоматики ФД, оказывает положительное влияние на динамику индикаторов качества жизни пациентов [77]. Действие ребамипида обусловлено как его противовоспалительным эффектом за счет активации синтеза простагландинов, подавления активности нейтрофилов и нейтрализации свободных радикалов, так и положительным воздействием на барьерную функцию эпителия [72, 78]. Таким образом, включение ребамипида в комплексную терапию функциональных заболеваний ЖКТ является перспективным терапевтическим направлением. Стоит отметить, что в последних рекомендациях по диагностике и лечению ФД азиатского региона (Таиланд), опубликованных в 2019 г., комитетом экспертов предлагается использовать ребамипид (наряду с прокинетиками и трициклическими антидепрессантами) у пациентов, не ответивших на терапию ингибиторами протонной помпы (уровень достоверности - умеренный; cтепень рекомендации - предложение; уровень согласия - 95,2%) [79]. Дальнейшие специально спланированные рандомизированные контролируемые исследования по изучению эффективности ребамипида в рамках лечения функциональных заболеваний ЖКТ в различных популяциях мира помогут более детально оценить вклад этого препарата в терапию ФД и СРК. Заключение Таким образом, повышенная проницаемость слизистой оболочки ЖКТ в настоящий момент потенциально является одной из приоритетных терапевтических мишеней в клинической практике. Анализ зарубежных и отечественных публикаций показывает, что устранение повышенной проницаемости является важным элементом терапии многих заболеваний ЖКТ.

About the authors

Dmitrii N. Andreev

Yevdokimov Moscow State University of Medicine and Dentistry

Email: dna-mit8@mail.ru
Cand. Sci. (Med.) Moscow, Russia

References

Supplementary files