Молекулярно-генетические механизмы развития бронхолегочной дисплазии

Неонатология: новости, мнения, обучение. 2015. № 3. С. 50-68.

Бронхолегочная дисплазия (БЛД), согласно отечественной классификации болезней органов дыхания у детей (2008), - это полиэтиологическое хроническое заболевание морфологически незрелых легких, развивающееся у новорожденных, главным образом глубоко недоношенных детей, в результате интенсивной терапии респираторного дистресс-синдрома (РДС) и/или пневмонии. БЛД протекает с преимущественным поражением бронхиол и паренхимы легких, развитием эмфиземы, фиброза и/или нарушением репликации альвеол; проявляется зависимостью от кислорода в возрасте 28 сут жизни и старше, бронхообструктивным синдромом и симптомами дыхательной недостаточности; характеризуется специфичными рентгенографическими изменениями в первые месяцы жизни и регрессом клинических проявлений по мере роста ребенка [1]. Бронхолегочная дисплазия является самым частым хроническим заболеванием легких у новорожденных и грудных детей.

С точки зрения генетики БЛД является типичным многофакторным заболеванием (МФЗ), развитие которого определяется сложным взаимодействием множества генов и факторов внешней среды. Многочисленные данные, полученные посредством традиционных и относительно новых исследовательских подходов, таких как близнецовые и эпидемиологические исследования, картирование (анализ сцепления и ассоциаций), полногеномные ассоциативные исследования, экспрессионные и транскриптомные подходы, изучение животных моделей, свидетельствуют о генетической предрасположенности к БЛД. Изучение наследственных основ БЛД - стремительно развивающееся направление современной генетики. Так, за последние 14 лет (данные на начало апреля 2014 г.), согласно базе данных HuGENet, в биомедицинских журналах опубликовано 58 статей, посвященных генетике БЛД (см. рисунок).

В этих статьях представлены результаты исследований по анализу генетических ассоциаций, 4 работы посвящены взаимодействиям ген-среда, 2 работы - фармакогеномике, 2 - межгенным взаимодействиям, 1 работа содержит анализ частот генов БЛД в популяциях. Опубликованы ре- зультаты 1 метаанализа и 2 полногеномных ассоциативных исследований [2].

В близнецовом исследовании V. Bandari и соавт. (2006) рассматривалась генетическая предрасположенность к БЛД.

Когда основные факторы риска развития БЛД, такие как пол, РДС, масса тела при рождении, были скорректированы, оказалось, что у 53% обследованных высокий риск развития БЛД был связан с генетическими факторами [3]. Об еще большем вкладе генетических факторов в развитие БЛД на основании ретроспективного исследования пар близнецов, родившихся с гестационным возрастом 30 нед, сообщают M.L. Pascal и соавт. (2008). Для легкой БЛД он составил 78%, для среднетяжелой/тяжелой БЛД - 82% [4].

Основой генетических исследований МФЗ является детальное описание патогенеза изучаемых болезней. Зная молекулярные механизмы формирования заболеваний, можно наметить гены, белковые продукты которых вносят наибольший вклад в развитие болезни. Такие гены будут являться кандидатами на роль генов подверженности к заболеванию. Изучение их изменчивости в связи с патологическими состояниями позволяет выявить наследственные молекулярные особенности, предрасполагающие к болезни [5]. В основе такого исследования лежит анализ ассоциаций и сцепления детектируемого ДНК-сайта с рассматриваемым фенотипом (непосредственно с заболеванием, синдромом или патогенетически значимым признаком) [6].

БЛД в этом отношении не является исключением. С функциональной и патогенетической точки зрения все гены-кандидаты БЛД можно разделить на следующие группы: гены цитокинов и их рецепторов; гены металлопротеиназ и их ингибиторов; гены антиоксидантов; гены факторов врожденного иммунитета; гены белков сурфактанта; гены, кодирующие человеческие лейкоцитарные антигены [HLA, главный комплекс гистосовместимости (major histoco mpatibility complex - MHC у людей]; другие гены. В таблице представлены сведения о полиморфизмах/аллелях геновкандидатов, в отношении которых были получены статистически достоверные результаты.

Ниже приведены данные о механизмах действия продуктов генов, представленных в таблице, и результаты перечисленных и других исследований генетики БЛД.

Гены цитокинов и их рецепторов

Независимо от этиологии, которая в большинстве случаев мультифакториальна, в основе патогенеза БЛД лежит рано начинающийся типовой патологический процесс - воспаление, персистирующее в последующем. Медиаторы воспаления, которые у детей с БЛД вырабатываются еще внутриутробно, оказывают прямое воздействие на мембрану альвеолярных капилляров, вызывая повышение их проницаемости, утечку альбумина в альвеолярное пространство. Это ведет к развитию отека легких, инактивации сурфактанта, изменению сосудистой перфузии в зоне воспаления и дополнительно усиливает шунтирование через открытый артериальный проток [30]. Цитокины участвуют в нормальном развитии легочной ткани, модулируют иммунную защиту, а при развитии БЛД опосредуют острое повреждение легких, усугубляют вентиляционно-ассоциированные повреждения легких [31-33]. Повышенные концентрации провоспалительных цитокинов обнаруживаются в аспиратах из трахеи [34, 35] и сыворотке [36, 37] младенцев с РДС, которые впоследствии развивают БЛД. Эти цитокины могут инициировать или усиливать воспалительный каскад и тем самым предрасполагают к формированию БЛД. В исследовании N. Ambalavanan и соавт. (2009) было обнаружено, что у детей с экстремально низкой массой тела (ЭНМТ) при рождении высокие концентрации в сыворотке одних цитокинов [интерлейкин (IL) 1β, IL-6 , IL-8, IL-10, интерферон-γ IFN-γ) и низкие концентрации других цитокинов [IL-17; хемокин, экспрессируемый и секретируемый T-клетками при активации (RANTES); фактор некроза опухоли-β] ассоциировались с развитием БЛД и смертельными исходами [38].

При рассмотрении иммунопатогенеза заболевания необходимо учитывать относительное преобладание цитокинов Т-хелперов (Th) либо 1-го типа, стимулирующих развитие клеточного иммунитета (Th1), либо 2-го типа, ответственных за гуморальный иммунитет (Th2) [39], а также онтогенетические особенности иммунной системы и продукции цитокинов. Известно, что иммунитет плода развивается постепенно во время беременности, существует значительная незрелость Th1-лимфоцитов и клеточного иммунного ответа при рождении с преобладанием активности Th2-клеток [40].

Провоспалительные цитокины - IL-1, IL-8 и растворимая молекула межклеточной адгезии (ICAM) - определяются в жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) пациентов, формирующих БЛД, начиная с первых суток, и достигают пика к концу 2-й недели [41, 42]. В течение 1-й недели концентрация IL-1β и активность IL-1 увеличиваются в 16 и 61 раз соответственно. IL-1β играет центральную роль в воспалении, вызывая высвобождение воспалительных медиаторов, активизируя клетки воспаления и регулируя молекулы адгезии на эндотелиоцитах [43].

Кроме того, повышается концентрация другого макрофагального цитокина - фактора некроза опухоли (TNF) α [44].

На животных моделях TNFα и IL-1 вызывают выработку коллагена фибробластами и легочный фиброз [45]. У недоношенных новорожденных, развивающих БЛД, TNFα начинает определяться в трахеобронхиальном секрете на 4-й день жизни, что совпадает с пиком миграции воспалительных клеток в ткань легких, затем его концентрация прогрессивно увеличивается; наивысшие концентрации TNF-α определяются на 3-4-й неделе, когда активность IL-6 снижается [46].

Наряду с данными медиаторами, вырабатываются хемокины. Один из них - α-хемокин IL-8 - вызывает хемотаксис нейтрофилов, особенно в комбинации с лейкотриеном (LT) B4 и фактором активации тромбоцитов (PAF) [47]. У младенцев, которые развивают БЛД, был выявлен повышенный уровень IL-8 в жидкости БАЛ [41]. Содержание β-хемокина макрофагов макрофагального воспалительного протеина 1α (MIP1α), являющегося хемотактическим фактором для моноцитов/макрофагов, увеличено с рождения в супернатанте жидкости БАЛ младенцев, которые развивают БЛД [48].

Исследования по анализу генетических ассоциаций гена TNF-α весьма неоднозначны. Статистически значимая ассоциация полиморфизма данного гена с БЛД была представлена лишь в одной публикации. В данном исследовании N.A. Elhawary и соавт. (2013) сообщили, что -238 G > A полиморфизм оказывает существенное влияние на риск развития БЛД у недоношенных новорожденных, находящихся на искусственной вентиляции легких (ИВЛ) [7]. В работе S.N.J. Kazzi и соавт. (2004) было отмечено, что А аллель TNF-α-238 может снижать риск и тяжесть БЛД [49]. В других исследованиях не обнаружено ассоциации между некоторыми однонуклеотидными полиморфизмами (ОНП) гена TNF-α с возникновением и тяжестью БЛД [50-52]. Подобные отрицательные результаты были получены и в исследованиях гена лимфотоксина-альфа (TNF-β) [49].

Выработка провоспалительных цитокинов TNFα, IL-1β и IL-8 частично регулируется противовоспалительным цитокином IL-10, а также глюкокортикоидами [53]. Однако у младенцев с БЛД был выявлен дефицит выработки IL-10, документированный определением его уровня последовательным БАЛ, проведенным в первые 96 ч жизни. Полагают, что это может усиливать хроническое легочное воспаление [54].

В упомянутом выше исследовании N. Ambalavanan и соавт. (2009) было показано, что у младенцев, развивших БЛД или умерших в неонатальном периоде, отмечался повышенный уровень IL-8, что сопровождалось относительным преобладанием Th2 цитокинов (IL-10, IL-6) над Th1 цитокинами (TNFβ) или Т-клеточными продуктами (RANTES), хотя некоторые цитокины Th1 (IL-1β, IFN-γ) также были ассоциированы с БЛД/смертельным исходом [38].

При анализе ассоциации БЛД с полиморфизмом генов других цитокинов и их рецепторов были получены интересные результаты. В исследовании T. Usuda и соавт. (2012) было обнаружено, что IL-6-634 полиморфизм ассоциирован с длительностью кислородотерапии у младенцев с ЭНМТ при рождении. Это свидетельствует о том, что IL-6-634 G аллель является отягчающим фактором БЛД. Однако не обнаружено статистически значимой ассоциации полиморфизма IL-6 с развитием БЛД [55].

При исследовании нескольких ОНП IL-18 (rs1946518, rs187238, rs360718, rs360717, rs795467, rs360721) M. Krueger и соавт. (2010) выявили, что данные генетические варианты не играют важной роли в развитии преждевременных родов, БЛД и других болезней легких у недоношенных детей [56].

Кроме того, не обнаружено статистически значимой ассоциации с БЛД при исследовании ОНП таких цитокинов, как IL-4, IL-10, IL-12 [8, 57, 58].

Семейство IL-1 состоит из IL-1α и IL-1β и специфического антагониста рецептора IL-1 (IL-1RA). Баланс между IL-1RA и IL-1 имеет большое значение как в процессах повреждения и воспаления, так и в нормальной физиологии тканей и органов. Ген IL-1RN, кодирующий IL-1RA, является полиморфным. Различные аллели связаны с производством этого белка на разных уровнях. Соотношение IL-1RA/IL-1β уменьшается у гомозигот аллеля 2 (IL-1 RN*2) гена IL-1RN, что приводит к длительному и более интенсивному воспалительному ответу. В работе B. C. Cakmak и соавт. (2012) было выяснено, что полиморфизм гена IL-1RN (генотип IL1-RN 2/2) может быть ассоциирован с развитием БЛД, влияя на баланс провоспалительных и противовоспалительных цитокинов [11].

Интерферон-γ является основным макрофаг-активирующим цитокином, а также он стимулирует нейтрофилы и натуральные киллеры (NK-клетки). IFN-γ и его мишени вносят существенный вклад в развитие индуцированного гипероксией поражения легких и БЛД. В исследовании G. Bokodi и соавт. (2006) была обнаружена ассоциация +874A генотипа IFN-γ с БЛД [8].

Исследование J. Floros и соавт. (2012) обнаружило 2 ОНП генов рецептора-1 IL-18 (IL-18R1) и добавочного протеина рецептора IL-18 (IL-18RAP), которые были ассоциированы с развитием БЛД среди пациентов афроамериканцев. Продукты этих генов необходимы для эффективной передачи сигнала от IL-18 и последующей активации путей ядерного фактора транскрипции (NF-κB) и митоген-активируемой протеинкиназы-8 (MAPK8) [12]. Следует отметить, что в этом исследовании, а также в работе M. Krueger и соавт. (2010) были получены данные об отсутствии ассоциации БЛД и полиморфизмов генов IL-18R1 и IL-18RAP среди белых американцев [12, 56].

Аномальный рост легких у детей с БЛД связывают не только с уменьшением площади поверхности и нарушением развития альвеол, но и с изменением легочного микроциркуляторного русла, нарушенным легочным ангиогенезом.

В патогенезе БЛД, согласно сосудистой теории, важную роль играет нарушение формирования новых кровеносных сосудов, которое в норме происходит путем прорастания эндотелиальных клеток из первичной сосудистой сети [59, 60].

На основании изучения животных моделей предполагается, что легочный ангиогенез, регулирующийся внеклеточными факторами роста, не просто сопровождает альвеологенез, но является обязательным и необходимым условием развития альвеол [61, 62]. Ангиогенный сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) - это стимулятор роста эндотелиальных клеток. Экспрессия VEGF, его изоформ и рецепторов (Flt-1, TIE-2) ответственна за активный ангиогенез, совпадая с его фазами. В легких недоношенных детей, умерших от БЛД, уменьшение количества легочных капилляров и альвеол сопровождалось значительно сниженной экспрессией данного ангиогенного медиатора и его рецепторов [63]. Исследование P. Kwinta и соавт. (2008) установило, что носительство аллеля Т гена -460 VEGF повышало риск развития БЛД на 9% по сравнению с базовым риском, рассчитанным для данного гестационного возраста, пола и продолжительности кислородотерапии [9]. K. Fujioka и соавт. (2014) определили, что у младенцев с генотипом -634 C > G VEGF обнаруживается более высокая подверженность БЛД [10].

Большой вклад в патогенез БЛД вносит аномальная активность фибробластов. Регуляция функции легочных фибробластов осуществляется цитокинами альвеолярных макрофагов, включая трансформирующий фактор роста β1 (TGF-β1).

Уровень данного цитокина, ответственного за половой диморфизм, увеличивающего деградацию внеклеточного матрикса, ингибирующего пролиферацию эпителиоцитов и являющегося важным регулятором воспалительного процесса в легких [53], повышен в БАЛ 4-дневных новорожденных, которые развивают БЛД [64]. Уровень TGF-β1 является маркером, с большой вероятностью предсказывающим кислородозависимость в домашних условиях у детей с БЛД [65]. Вместе с тем в публикации P. Kwinta и соавт. (2008) было сообщено, что частота всех полиморфизмов TGF-β1 была одинаковой в группе детей с БЛД и группе контроля [9]. Другие исследования так же не выявили статистически значимой ассоциации какого-либо полиморфизма гена TGF-β1 и БЛД [66].

Фактор, ингибирующий миграцию макрофагов (MIF), является провоспалительным цитокином и играет ключевую роль в иммунных и воспалительных реакциях. MIF индуцирует макрофагальную продукцию цитокинов и стимулирует пролиферацию Т-лимфоцитов [67]. Также MIF принимает участие в ангиогенезе [68, 69]. В легких MIF экспрессируется в альвеолярных макрофагах, бронхиальных эпителиальных клетках и клетках эндотелия. Было обнаружено, что уровень данного цитокина выше у недоношенных новорожденных с РДС [70, 71]. Вместе с тем в исследовании G. Prencipe и соавт. (2011) не получено статистически значимой ассоциации данного гена с БЛД [72].

Факторы роста фибробластов (FGF) играют важнейшую роль в различных этапах развития легких [73], их активность опосредуется тирозинкиназными рецепторами (FGFR1-4) [74]. Процесс септации альвеол совпадает с увеличением экспрессии FGFR3 и FGFR4 [75]. FGF2 замедляет синтез эластина и активность лизилоксидазы, тормозя эластогенез [76, 77]. Фактор роста кератиноцитов (FGF7) экспрессируется исключительно в клетках легочного интерстиция, в то время как его специфический рецептор FGFR2IIIb встречается только в клетках эпителия [78, 79]. Это означает, что FGF7 может быть вовлечен в процесс легочных мезенхимальноэпителиальных взаимодействий. В работе M. Rezvani и соавт. (2013) представлено исследование генных ассоциаций нескольких факторов роста фибробластов и их рецепторов: FGF2, FGF3, FGF7, FGFR2 и FGFR4, однако была обнаружена статистически значимая генная ассоциация с развитием БЛД только для гена FGFR4 [13].

Гены металлопротеиназ и их ингибиторов

Ключевыми эффекторами тканевого ремоделирования являются матриксные металлопротеиназы (ММP). ММР как полифункциональные белки способны денатурировать фибриллярные коллагены и активировать развитие фиброза.

Основными ингибиторами ММР являются их тканевые ингибиторы. Начальная деструкция коллагена определяется либо активностью ММP, либо снижением фоновой активности их ингибиторов. Как показало исследование И.В. Давыдовой и соавт. (2009), регуляция коллагенолитических процессов в легочной ткани у детей с БЛД определяется содержанием оксида азота (NO), супероксиддисмутазы (SOD) и FGF. Динамический анализ изменения содержания MMP-1, MMP-2, MMP-9 и их тканевого ингибитора у детей с БЛД разного возраста позволил выявить их максимальный сывороточный уровень у пациентов в возрасте 3-6 мес на фоне уменьшения частоты и тяжести эпизодов бронхиальной обструкции, отказа от дополнительной оксигенации у большинства больных. Это может свидетельствовать о продолжающемся активном фиброзе легочной ткани на этапе стихания клинических проявлений заболевания [80]. В работе А. Hadchouel и соавт. (2008) в качестве возможного нового регулятора развития альвеол была предложена MMP-16, также были представлены данные о том, что MMP-16-полиморфизмы (rs2664349, rs2664352), возможно, связаны с уменьшением риска развития БЛД у недоношенных новорожденных [81].

В исследовании M. Rezvani и соавт. (2013) среди 11 генотипированных полиморфизмов различных генов MMP (MMP-1, MMP-2, MMP-9, MMP-12, MMP-14, MMP-16) не было обнаружено БЛД-ассоциированных [13].

Гены антиоксидантов

Недоношенные дети особенно чувствительны к оксидантному стрессу из-за относительного дефицита в системе антиоксидантной защиты (АОЗ) и чрезмерного количества активных форм кислорода (АФК). Концентрация кислорода даже в воздухе является для них супрафизиологичной [82-84]. После своевременных родов такие ферменты, как SOD, каталаза (CAT) и глутатионпероксидазы выполняют защитную функцию против АФК. Однако при меньших сроках гестации активность этих ферментов в различных тканях и клетках недостаточна, так как созревание системы АОЗ происходит в III триместре беременности [85, 86].

Свободнорадикальное окисление белков обнаружено в трахеальных аспиратах на 1-6-й день у детей с развивающейся БЛД [87], при этом перекисное окисление липидов достигает пика на 5-й день [88]. Особенностью оксидативного стресса при БЛД является то, что АФК генерируются как за счет использования высоких концентраций кислорода во вдыхаемой смеси при ИВЛ, так и за счет их образования клетками, участвующими в процессе воспаления [82].

В свою очередь, АФК активируют NF-κB, который активирует гены, ответственные за синтез IL-1β, IL-8, TNF-α и других провоспалительных цитокинов. Это приводит к привлечению нейтрофилов и эскалации генерации АФК [89]. Последние стимулируют высвобождение MMP и повышают коллагеназную активность, что ведет к разрушению компонентов внеклеточного матрикса [90]. Одним из основных ростовых факторов, приводящих к фиброзу ткани легкого, является TGF-β, содержание которого в легких детей с БЛД повышено. Важно, что в неактивном состоянии этот фактор присутствует в достаточных количествах в ткани легких здоровых людей и способен активироваться свободными радикалами. Таким образом, АФК играют важную роль в инициации процессов фиброгенеза. Помимо перечисленных эффектов, АФК также ответственны за развитие бронхоспазма и вазоконстрикции, повышение проницаемости эпителия и эндотелия, усиление секреции слизи в дыхательных путях [91].

В исследовании C. Poggi и соавт. (2012) не было обнаружено статистически значимой ассоциации ОНП генов различных типов SOD и CAT (SOD1 - rs17880135, rs204732; SOD2 - rs4880, rs5746136; SOD3 - rs8192287, rs2536512, rs1799895; СAT - rs1001179, rs1049982, rs769217) [92].

В работе X. Wang и соавт. (2013) была описана нульмутация, приводящая к отсутствию генного продукта, гена мю-1-глутатион-S-трансферазы (GSTM1), а также обнаружена статистически значимая ассоциация данной мутации и БЛД. Однако это исследование не смогло подтвердить связь между нуль-мутацией гена тета-1-глутатион-S-трансферазы (GSTT1) и развитием БЛД [14]. Аналогичные результаты были получены в работе P. Karagianni и соавт. (2013) относительно изучения ассоциации полиморфизма гена пи-1глутатион-S-трансферазы (GSTP1) с развитием БЛД и тяжестью данного заболевания [93].

В российском исследовании Е.Б. Павлиновой (2011) проведен анализ частоты встречаемости полиморфных вариантов генов антиоксидантных ферментов SOD и глутатионцистеинлигазы (GCLC) у недоношенных детей из группы риска БЛД. У пациентов группы риска по развитию БЛД статистически значимо чаще регистрировались минорные аллели -129Т GCLC и -60Т SOD2. Прогностическая значимость способствующих формированию БЛД признаков была достоверно выше у недоношенных группы риска, имеющих гетерозиготное и гомозиготное носительство минорных аллелей гена GCLC.

В 50% случаев дети, развившие БЛД, имели гетерозиготный генотип 129 СТ GCLC (p<0,05), а полиморфный генотип 58 ТС SOD2 был диагностирован у 25% пациентов (p<0,05) [94].

Гены факторов врожденного иммунитета

Одним из основных свойств иммунной системы является способность к распознаванию чужеродных веществ и развитию ответных реакций, направленных на их уничтожение и элиминацию [95]. Toll-подобные рецепторы (TLR) относятся к большому суперсемейству трансмембранных сигнальных образ-распознающих рецепторов (PRR) I типа - рецепторов IL-1R/TLR. В настоящее время идентифицировано 10 типов TLR у человека и 13 типов у мышей [96, 97]. Согласно современным представлениям, TLR являются центральным элементом многоуровневой системы распознавания патоген-ассоциированных молекулярных структур (РАМР), возбуждение которой при инфицировании организма приводит к активации нескольких групп генов, участвующих в регуляции воспалительного процесса, и врожденных механизмов защиты от инфекционных агентов [98, 99]. Проведенные исследования показали, что семейство TLR человека организовано в 5 субсемейств: TLR2 (TLR1, TLR2, TLR6 и TLR10), TLR3, TLR4, TLR5, TLR7 (TLR7, TLR8 и TLR9). Субсемейство TLR2 (TLR1, TLR2, TLR6 и TLR10) участвует в распознавании липопептидов; TLR3 - в процессе узнавания (рекогниции) двуцепочечных РНК; TLR4 - во взаимодействии с липополисахаридами; TLR5 - в распознавании флагеллина; TLR7 (TLR7, TLR8 и TLR9) - в рекогниции внутриклеточно расположенных нуклеиновых кислот [100, 101].

В работе V. Sampath и соавт. (2011) было выявлено, что полиморфизм rs5744168 (g.1174C >T) TLR5 ассоциирован с формированием тяжелой БЛД [17]. В исследованиях P.M. Lavoie и соавт. (2012) и A.H. Winters и соавт. (2013) были получены данные о наличии связи полиморфизмов гена TLR-4 c БЛД [15, 16]. Кроме того, A.H. Winters и соавт. показали, что полиморфизмы других генов tollподобных рецепторов: TLR6 (rs5743827), TLR1 (rs3923647, rs4833095, rs5743580, rs5743594, rs5743595, rs5743611), TLR2 (rs1439164, rs3804099, rs4696480, rs62323856, rs7696323) - не имеют ассоциации с БЛД [16].

Маннозосвязывающий лектин (MBL) представляет собой коллагеновый белок, который играет важную роль во врожденном иммунитете. Недостаточность MBL может привести к развитию рецидивирующих инфекций вследствие нарушения опсонизации [102]. В исследовании В.С. Cakmak и соавт. (2012) была обнаружена статистически значимая взаимосвязь MBL-BB генотипа и БЛД. У всех пациентов, гомозиготных по аллелю B гена MBL, была диагностирована БЛД. Из этого следует, что MBL-BB генотип увеличивает риск БЛД (OR, 23,8, 95% Cl: 2,8-200,6, р<0,001). Также было выяснено, что генотип MBL-AA обеспечивает защиту от развития БЛД [11].

Гены белков сурфактанта

Белки сурфактанта являются представителями семейства коллектинов. Основными из них являются гидрофобные сурфактантные протеины SP-B, SP-C и гидрофильные SP-А, SP-D [103].

Сурфактантный протеин В (SP-B) представляет собой небольшой гидрофобной белок, состоящий из 79 аминокислот и образующий около 2% массы сурфактанта [104].

Данный белок связывается с фосфолипидами и направляется в ламеллярные тельца. Он способствует поверхностной адсорбции липидов и усиливает способность фосфолипидов сурфактанта снижать поверхностное натяжение в альвеолах [105]. Кроме того, SP-B необходим для формирования трубчатого миелина [106]. Кодируется данный белок геном SFTPВ. Частичное снижение SP-B у пациентов с БЛД ассоциируется с развитием дыхательной недостаточности во время легочного повреждения и инфекции [107]. Кроме того, описан врожденный дефицит SP-B, приводящий к фатальному РДС новорожденных [108].

Сурфактантный протеин С (SP-C) состоит из 35 аминокислот, является чрезвычайно гидрофобным белком; кодируется одним геном (SFTPC), который охватывает примерно 3 тыс. пар нуклеотидов на 8-й хромосоме человека.

SP-C стабилизирует организацию поверхностной пленки в альеволах [109].

Белки сурфактанта А и D (SP-А, SP-D) являются важными компонентами неспецифической защиты респираторного тракта [110-112]. В процессе ответа макроорганизма на внедрение инфекционных агентов SP-А и SP-D выполняют иммуномодулирующую роль, оказывая как провоспалительное, так и противовоспалительное действие. Свое влияние на клетки макроорганизма SP-A и SP-D реализуют через взаимодействие с рецепторами - C1qR, SP-R210, гликопротеином gp340, CD91, коингибиторным рецептором SIRP-a.

Взаимодействие белков сурфактанта SP-A, SP-D с рецептором SP-R210 макрофагов, гликопротеином gp340, CD91, C1qR сопровождается провоспалительным, а с SIRP-a - противовоспалительным эффектом. Установлено, что генетически обусловленное снижение концентрации SP-D сопровождается увеличением частоты острых респираторных вирусных инфекций у детей, в то же время избыток его коррелирует с аллергическими заболеваниями органов дыхания. Отсутствие SP-D в жидкости БАЛ увеличивает риск бактериальной колонизации верхних и нижних дыхательных путей и способствует возникновению бактериемии [111].

В современной литературе представлено несколько исследований по анализу генетических ассоциаций генов белков сурфактанта с БЛД. В 2 из них была найдена положительная ассоциация полиморфизмов генов SFTPB и SFTPD с развитием заболевания [19, 20]. В других работах, посвященных поиску ассоциаций между некоторыми полиморфизмами генов SFTPB, SFTPD, а также генов SFTPС, SFTPА, не получено положительных результатов [113-118].

Гены HLA

Главный комплекс гистосовместимости (MHC) представляет собой область генома или большое семейство генов, кодирующих определенные белки (антигены), находящиеся на мембранах практически всех клеток организма. У человека он находится в хромосоме 6 и называется HLA (human leykocyte antigens). Гены системы HLA подразделяются на 3 основных класса. К 1-му классу относятся локусы А, В, С (трансмембранные гликопротеины) и их серологически определяемые антигены. Антигены 1-го класса содержатся на всех ядросодержащих клетках, за исключением ранних эмбриональных и злокачественных, и обеспечивают взаимодействие между этими клетками. Они широко представлены на лимфоцитах, клетках эпителия, эндотелия и выступают в качестве рецепторов для чужеродных антигенов. Агент распознается Т-клеткой как чужеродный только после того, как образует комплекс с собственным антигеном [119].

У больных БЛД изучено распределение генов HLA региона первого (HLA-локусов А, B) и второго класса. Из второго класса изучены локусы DR, гены которых имеют ограниченную экспрессию, представлены только на В-лимфоцитах, макрофагах, активированных Т-лимфоцитах и осуществляют взаимодействие иммунокомпетентных клеток при развитии иммунного ответа [21, 22]. При изучении антигенов главного комплекса гистосовместимости HLA D.A. Clark и соавт. (1982) обнаружили, что только младенцы с антигеном HLA-A2 развивали БЛД [120]. Повышение частоты встречаемости других HLA-специфичностей (А28, В21, В22, В14, В17, В12, DRB1*09, DRB1*13) у больных БЛД было обнаружено в небольшом первом отечественном исследовании [121].

Установлена положительная ассоциация между развитием БЛД у недоношенных младенцев и определенными группами аллелей А (А28), B (В22) локусов, а также отрицательная с антигенами В16, В18, DRB1*11 локусов HLA-региона [22].

В исследовании G. Rocha и соавт. (2011) была обнаружена генная ассоциация с антигенами A*68, B*51, Сw*14, Cw*15, DRB1*01 локусов HLA-региона, что свидетельствует о вероятном влиянии генов главного комплекса гистосовместимости на формирование БЛД [21].

Другие гены

Ядерный фактор транскрипции NF-κB (nuclear factor-κB, ядерный фактор-"каппа-би") экспрессируется практически во всех клетках организма. Он играет важную роль в клеточной пролиферации, апоптозе, воспалительной и аутоиммунной реакциях, регулируя транскрипцию более 150 генов.

Активация инфекционными агентами TLR эпителиоцитов, макрофагов, нейтрофилов респираторного тракта индуцирует фактор транскрипции NF-κB. Кроме того, NF-κB регулирует клеточный ответ на оксидативный стресс [122-125]. Установлено, что наличие в лейкоцитах аспиратов из трахеи недоношенных детей активированного фактора NF-κB ассоциировано с повышенным риском развития БЛД [126], тяжелым течением РДС [127], длительностью ИВЛ, колонизацией респираторного тракта U. urealyticum [128]. Механизм действия лекарственных препаратов, применяемых у пациентов с БЛД (дексаметазон, азитромицин, NO, пентоксифиллин), связан с подавлением активности NF-kB [129-132]. В исследовании S. Ali и соавт. (2013) было обнаружено, что полиморфизм гена NFKBIA rs2233409 ассоциирован с формированием тяжелой БЛД, но не связан с возникновением преждевременных родов [28].

Недавно было установлено, что синтаза оксида азота 3 (NOS3), известная также как эндотелиальная синтаза оксида азота (eNOS), является важным регулятором постнатального ангиогенеза [133]. В настоящее время выделяют 3 синтазы оксида азота (NOS) - индуцибильную NOS (NOS2A), нейронную NOS (NOS1) и NOS3. Экспрессия двух последних увеличивается в ходе развития легких, и, повидимому, они играют определенную роль в морфогенезе ветвления бронхиального дерева [134]. Эксперименты по исследованию роста кровеносных сосудов в других тканях, включая опухоли, показали, что NO имеет мощное стимулирующее воздействие на ангиогенез [135]. В исследовании P. Vannemreddy и соавт. (2010) была обнаружена ассоциация варианта -786C гена NOS3 с БЛД и внутрижелудочковыми кровоизлияниями [23].

SPOCK2 (синонимы SPARC/остеонектин, CWCV и Kazalподобный протеогликан-2, тестикан-2) является членом тестикан-группы внеклеточного хондроитина и гепарансульфата протеогликана. Роль SPOCK2 в основном была изучена в центральной нервной системе [136, 137], однако было показано, что у мышей SPOCK2 экспрессируется в легких. Имеются данные, что в организме человека SPOCK2 обнаруживаются в тканях мозга, яичников, сетчатки, легких, простаты и почек [136]. Было обнаружено, что экспрессия SPOCK2 была низкой в каналикулярной и саккулярной стадиях раз- вития легких крысы и начинала значительно увеличиваться к началу альвеоляризации. У крыс наибольшая экспрессия тестикана-2 обнаруживалась на 18-е сутки жизни (т.е. при прекращении альвеоляризации) и оставалась высокой до 28-го дня жизни. Кроме того, было выявлено, что у экспериментальных крыс, подвергнутых гипероксии, экспрессия SPOCK2 также увеличивается [138]. Необходимы дальнейшие исследования для определения роли SPOCK2 в развитии легких. SPOCK2 взаимодействует с MMP-14 [139], чья ключевая роль в развитии легких была установлена ранее [140, 141]. Также SPOCK2 взаимодействует с MMP-16, роль которой в развитии БЛД описана выше [81]. A. Hadchouel и соавт. (2011) опубликовали результаты полногеномного исследования в 2 различных этнических группах. SPOCK2 был единственным БЛД-ассоциированных геном. В данной работе получены данные о нескольких ОНП, ассоциированных с БЛД. Статистически значимой явилась ассоциация полиморфизма rs1245560 среди финской популяции [27].

Ангиотензинпревращающий фермент (АПФ) является основным компонентом системы ренин-ангиотензин и присутствует на поверхности эндотелиальных и эпителиальных клеток в растворимой форме или в виде мембранно-связанного гликопротеина [142-144]. Данный фермент определяется практически во всех органах, но его высокие концентрации обнаруживаются в легких и почках [145, 146].

Известна роль АПФ и его продукта ангиотензина-II (AII) в процессе регулирования системного артериального давления [144, 145]. Проводились исследования, направленные на выявление роли АПФ и АII в развитии воспаления. Было показано, что AII активируют выработку TNF-α, IL-6 и моноцитарного хемоаттрактантного протеина-1 (MCP-1), тогда как ингибирование АПФ приводит к снижению клеточных воспалительных реакций [147-149]. Кроме того, АПФ и AII, повидимому, участвуют в ремоделировании легочной ткани.

Экспрессия АПФ была увеличена в стенках мелких легочных артерий у экспериментальных животных с гипоксической легочной гипертензией [150]. Повышение сывороточной концентрации AII - одна из причин легочной гипертензии при хронических заболеваниях легких, включая БЛД [151].

В современной литературе представлены 6 исследований по анализу генетических ассоциаций гена АПФ (ACE) с БЛД [29, 113, 152-155]. Однако только в одной работе была получена статистически значимая ассоциация с БЛД (генотип DD/DI) [29].

Импортин-13 (IPO13) является ядерным транспортным рецептором, который выступает посредником глюкокортикоидных рецепторов (ГР). В эпителиальных клетках дыхательных путей ингибирование экспрессии IPO13 блокирует противовоспалительное действие глюкокортикоидов. Генетические вариации IPO-13 были ассоциированы с улучшением чувствительности дыхательных путей к глюкокортикоидам у детей с бронхиальной астмой [156]. В исследовании D.M. Haas и соавт. (2013) обнаружено, что у новорожденных с любым вариантом аллеля полиморфизмов rs2428953 и rs2486014 IPO13 значительно снижается заболеваемость БЛД [26].

Аденозин - это нуклеозид, состоящий из аденина и рибозы, соединенных между собой β-N9-гликозидной связью.

Данный нуклеозид входит в состав некоторых ферментов, аденозинтрифосфата (АТФ), нуклеиновых кислот. В зависимости от рецепторных взаимодействий аденозин способен оказывать либо провоспалительные, либо противовоспалительные эффекты. Посредством рецептора А1 аденозин повышает секрецию слизи и активирует нейтрофилы и моноциты [157]. Рецептор аденозина А2А экспрессируется на воспалительных клетках, и его активация опосредует ингибиторные сигналы путем увеличения внутриклеточного цАМФ [158]. У экспериментальных мышей с дефицитом рецептора А2А отмечалось повышение выраженности воспалительных процессов в дыхательных путях [159, 160].

Активация А2В-рецептора, который экспрессируется на тучных клетках и гладкомышечных клетках дыхательных путей, имеет провоспалительный эффект [161]. В работе А. Kumral и соавт. (2012) исследовались генетические варианты рецепторов ADORA1 и ADORA2А. Была обнаружена статистически значимая ассоциация полиморфизма rs35320474 (2592 T / T, 2592 T / C) с развитием БЛД [25].

TIR-доменсодержащий адаптерный протеин (TIRAP; MyD88) - внутриклеточный адаптерный протеин, относящийся к группе TIR домен-содержащих белков, принимающих участие в передаче сигнала от TLR. Взаимодействие TLR-2, TLR-4 и TLR-6 с адаптерным протеином TIRAP приводит к индукции транскрипционного фактора активирующего протеина-1 (АР-1). Данный фактор, в свою очередь, играет важную роль в регуляции экспрессии генов, участвующих в процессах воспаления, иммунного ответа, неспецифической защиты респираторного тракта, а также ответственных за пролиферацию, дифференцировку, митотический цикл, апоптоз клеток, репарацию тканей организма [162]. В исследовании V. Sampath и соавт. (2011) было обнаружено, что полиморфизм rs8177374 (g.2054C>T) гена TIRAP ассоциирован с развитием БЛД [17].

Селектины - белки из семейства молекул клеточной адгезии. Селектины ответственны за роллинг (скольжение) лейкоцитов по поверхности активированных эндотелиальных клеток, пролонгирование контакта с сосудистой стенкой и увеличение влияния хемокинов на клетки. Таким образом, селектины обеспечивают миграцию иммунокомпетентных клеток в ткани [163]. Лейкоцитарный селектин (L-селектин) экспрессирован главным образом на лейкоцитах в качестве основного посредника роллинга; после стимуляции провоспалительными цитокинами он удаляется путем протеолитического расщепления [164]. Если провоцирующий фактор действует длительное время, то лейкоциты прочно фиксируются к эндотелиальным клеткам, активируя процесс воспаления. Было показано, что экспрессия L-селектина в клетках новорожденных по сравнению с взрослыми уменьшена [164]. P- и E-селектины присутствуют на эндотелиальных клетках в разное время и "вербуют" лейкоциты разных типов. В эндотелиальных клетках имеется внутренний запас P-селектина, который они могут мобилизовать, т.е. вывести на свою поверхность в течение буквально нескольких минут после начала инфекции. Следовательно, P-селектин способен привлекать лейкоциты, действующие на самых ранних стадиях иммунной защиты. Напротив, E-селектин синтезируется в эндотелиальных клетках лишь в том случае, когда в нем возникает необходимость, так что на его появление требуется значительно больше времени. Наиболее важную роль этот селектин, по-видимому, играет примерно через 4 часа после начала инфекции, затем его активность постепенно сходит на нет [164-166]. У пациентов с новой БЛД установлено повышение содержания Е-селектина в крови и трахеальном аспирате [165]. В исследовании L. Derzbach и соавт. (2013) было обнаружено, что полиморфизмы Е- и P-селектинов не ассоциированы с перинатальной заболеваемостью у новорожденных с низкой массой тела при рождении. Однако носители 213Ser аллеля L-селектина имели повышенный риск преждевременных родов и БЛД [24].

Таким образом, проблема БЛД как МФЗ является новой и малоизученной. Исследования данного заболевания с позиции молекулярной генетики лишь начинают свой путь.

Полученные на сегодняшний день результаты не позволяют однозначно утверждать о весомом вкладе какого-либо одного из исследованных генов в развитие БЛД. Вместе с тем результаты генетических исследований, представленные в обзоре, вносят определенный вклад в общую картину понимания наследственной компоненты данного заболевания и предопределяют направления будущих исследований, которые позволят понять эндогенные механизмы формирования болезни и, возможно, выделить молекулярные мишени фармакотерапии БЛД.

Сведения об авторах

Мария Александровна Беляшова - клинический ординатор, лаборант кафедры педиатрии

Место работы: ФГАОУ ВО "Российский университет дружбы народов" Минобрнауки России, Москва

e-mail: belyashova@gmail.com

Дмитрий Юрьевич Овсянников - доктор медицинских наук, заведующий кафедрой педиатрии

Место работы: ФГАОУ ВО "Российский университет дружбы народов" Минобрнауки России, Москва

e-mail: mdovsyannikov@yahoo.com

Людмила Михайловна Огородова - член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой факультетской педиатрии с курсом детских болезней лечебного факультета

Место работы: ГБОУ ВПО "Сибирский государственный медицинский университет" Минздрава России, Томск

e-mail: lm-ogorodova@mail.ru