Disease phenotype-driven alterations in cellular and humoral immunity during chronic rhinosinusitis

Full Text

Введение

Врачи различных специальностей проявляют большой интерес к состоянию и патологическим изменениям полости носа и параназальных синусов, так как эти отделы дыхательной системы тесно взаимосвязаны с физиологическими процессами в организме человека. Риносинуситы занимают ведущее место в структуре воспалительных заболеваний околоносовых пазух в независимости от возрастной группы, климатической зоны и уровеня жизни [5]. Хронический риносинусит (ХРС), хоть и встречается реже острого, однако считается наиболее распространенным хроническим заболеванием [9, 12]. Согласно статистическим данным, хронический риносинусит наблюдается у 5% населения, и за последние 10 лет количество заболевших выросло более чем вдвое [4]. Ежегодно количество пациентов с ХРС, госпитализированных в оториноларингологические стационары, увеличивается на 1–2%, составляя 25–30% от общего числа госпитализированных [3].

Продолжительное воспаление носовых пазух и полости носа, длящееся более 12 недель, называется хроническим риносинуситом. По мнению большинства экспертов, в этот период происходят необратимые патоморфологические изменения в слизистой оболочке и глубинных слоях параназальных синусов. При длительном воспалительном процессе возникают изменения в тканях, такие как повреждение эпителия, десквамация, утолщение базальной мембраны, отек подслизистого слоя и гиперплазия бокаловидных клеток, что приводит к заметному нарушению функции механизма очищения дыхательных путей [1, 10]. Нарушение мукоцилиарного клиренса при патологическом функционировании системы врожденного иммунитета слизистой оболочки носа и околоносовых пазух приводит к увеличению восприимчивости к вирусным и бактериальным инфекциям верхних дыхательных путей, что поддерживает персистенцию воспалительного процесса [2].

Хронический риносинусит включает в себя множество клинических и морфологических форм, что затрудняет их классификацию. Разнообразие фенотипов и недостаточное понимание патологических изменений осложняют систематизацию заболевания и создание единой клинической классификации.

Хронический риносинусит может проявляться в таких формах, как аллергическая, полипозная, инфекционная и гиперпластическая. В системе классификации болезней 10-го пересмотра (МКБ-10) хронический риносинусит разделяют по группам в зависимости от поражения, игнорируя особенности этиопатогенеза и патоморфологические изменения. За границей часто выделяют два типа этого заболевания: с полипами и без них [6]. Из литературных данных следует, что у пациентов с различными формами ХРС наблюдаются изменения в работе первой линии защиты. Эти изменения проявляются в уменьшении объема слизи в носу, ухудшении функции ресничек, увеличении проницаемости межклеточных пространств для различных растворов, ионов и крупных молекул из-за уменьшения плотности защитного эпителия. Также отмечается нарушение сигнального пути, ответственного за TLR, а также снижение фагоцитарной активности соответствующих клеток и многое другое. В результате этих нарушений возникает повышенная чувствительность к инфекциям верхних дыхательных путей, вызванным вирусами и бактериями. Это приводит к длительному воспалительному процессу и изменениям клеточного и гуморального иммунитета у данных пациентов [8, 11, 14].

В связи с неуклонным ростом заболеваемости ХРС, изучение фенотипических особенностей заболевания является важнейшим направлением в клинической медицине. В связи с этим целью нашей работы стала оценка изменений клеточного и гуморального иммунитета у пациентов с хроническим риносинуситом в зависимости от фенотипа.

Материалы и методы

Исследование проведено на базе лаборатории клинической патофизиологии в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» обособленное подразделение «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера». Объектом исследования являлись больные с хроническими риносинуситами, госпитализированные в ЛОР-отделение клиники института и отобранные методом сплошной выборки. В рамках клинического обследования пациентов использовался комплексный подход, который охватывал не только сбор информации о жалобах и истории болезни, но и проведение объективных осмотров, в том числе специализированных проверок ЛОР-органов. Дополнительно применялись методы визуализации, такие как рентген и компьютерная томография синусов, в соответствии с последними медицинскими стандартами 2022 г. Важной частью диагностики являлся также учет всех имеющихся у пациента острых и хронических заболеваний во время осмотра оториноларингологом. Шифровка диагнозов осуществлялась по статистической классификации болезней, травм и причин смерти (МКБ-10).

Основными критериями включения пациентов в исследование было наличие жалоб на частые в течение года, длительные выделения из полости носа, сопровождающиеся болями, дискомфортом, чувством давления или распирания в области околоносовых пазух, диагноз верифицировался согласно клиническим рекомендациям МЗ (2022). Из исследования были исключены пациенты, имеющие инфекционные и острые заболевания других органов и систем, обострение и декомпенсацию хронических сопутствующих соматических заболеваний и отказавшиеся принять участие в изучении.

Всего был отобран 91 пациент с хроническим риносинуситом (48,7±3,9 лет), из них пациенты с хроническим аллергическим риносинуситом (ХРС) составили 13 человек (43,7±3,3 лет), с хроническим полипозным риносинуситом — 10 человек (45,7±4,3 лет), с хроническим инфекционным риносинуситом — 54 человека (44,7±3,3 лет), с хроническим гиперпластическим риносинуситом — 14 человек (47,7±4,2 лет). Контрольную группу составили 35 практически здоровых донора крови (46,7±3,5 лет), сопоставимых по полу и возрасту с исследуемыми группами, проходивших плановое обследование в клинике института.

Для исследования клеточного иммунитета использовали метод проточной цитометрии. Для данного исследования использовали проточный цитофлуориметр «Cytomics FC500» (Beckman Coulter, США). Для выявления и анализа лимфоцитов применялись специализированные моноклональные антитела CD3⁺, CD4⁺, CD8⁺, CD16⁺, CD19⁺ (Beckman Coulter, США). В дополнение к этому для измерения уровней иммуноглобулинов различных классов (A, M, E, G) в сыворотке крови использовался иммуноферментный анализ (ИФА). Оценку состояния гуморального звена иммунитета проводили на основе уровней относительного синтеза IgA (IgA/CD19⁺), IgE (IgE/CD19⁺), IgG (IgG/CD19⁺), IgM (Ig М/CD19⁺) (Земсков А.М., Земсков В.М., 1994).

По результатам исследования на персональном компьютере в пакете электронных таблиц MS Excel 2010 была сформирована база данных. Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакетов прикладных программ Statistica for Windows 8.0 (StatSoftInc., США, 2008) и Microsoft Excel, 2007 (Microsoft, США). Обработка полученных данных включала подсчет непараметрических показателей: медианы (Me) и перцентилей (С₂₅–С₇₅). Статистическую значимость различий определяли с использованием рангового критерия Манна–Уитни. Критический уровень значимости при проверки статистических гипотез принимался равным р < 0,05.

Результаты

Клеточное звено иммунитета является одним из важнейших компонентов защиты организма. Нами было получено повышение абсолютного количества CD4⁺-клеток у пациентов с гиперпластическим ХРС относительно всех исследуемых групп (p_1–5 = 0,034, p_2–5 = 0,04, p_3–5 = 0,045, p_4–5 = 0,02) (табл. 1). При исследовании CD8⁺-клеток было обнаружено повышение содержания данных клеток у пациентов с аллергическим ХРС по сравнению с контрольной группой p_1–2 = 0,04). Абсолютное содержание CD19⁺-клеток было повышено во всех исследуемых группах относительно контрольной группы (p_1–2 = 0,03, p_1–3 = 0,03, p_1–4 = 0,03, p_1–5 = 0,03).

 

Таблица 1. Иммунологические показатели у пациентов с хроническим риносинуситом в зависимости от фенотипа (Ме, С₂₅–С₇₅, р_m–u)

Table 1. Immunological parameters in patients with chronic rhinosinusitis depending on the phenotype (Ме, С₂₅–С₇₅, р_m–u)

Показатели Indicators	Контрольная группа Control group N = 30 (1)		Аллергический ХРС Allergic CR N = 13 (2)		Полипозный ХРС Polypoid CR N = 10 (3)		Инфекционный ХРС Infectious CR N = 54 (4)		Гиперпластический ХРС Hyperplastic CR N = 14 (5)
	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75
Лейкоциты, × 109/л Leukocytes, × 109/l	5,73	4,85–7,75	6,78	5,8–8,3	5,3	4,4–6,2	7,4	3,5–10,6	7,2	3,3–11,1
Лимфоциты, % Lymphocytes, %	31,0	29,8–45,0	43,0	34,0–46,1	30	22–43	29,2	19,3–49,4	28,1	20,3–47,6
Лимфоциты, × 109/л Lymphocytes, × 109/l	1,78	1,61–2,83	2,9	1,9–3,82	1,9	1,3 -2,6	1,8	1,4–3,5	1,9	1,3–3,9
CD3+, %	67,0	60,0–72,0	63,1	56,2–70,3	63,5	80,6–56,6	62,3	54,3–69,7	63,1	54,1–68,4
CD3+, × 109/л CD3+, × 109/l	1,19	1,01–1,88	1,68	1,07–2,79	0,9	0,6–1,4	1,6	0,6–1,8	1,3	0,8–1,6
CD4+, %	44,0	34,0–49,0	35,2	29,3–40,3	37,1	56,4–29,5	34,2	30,9–41,5	39,4	29,5–42,1
CD4+, × 109/л CD4+, × 109/l	0,78	0,55–1,27	0,9	0,57–2,79	0,63	0,4–0,9	1,01	0,3–1,4	1,9	1,2–2,4
									p1–5 < 0,001; p2–5 < 0,001; p3–5 < 0,001; p4–5 < 0,001
CD8+, %	27,0	20,0–34,0	28,1	23,5–32,5	24,2	42,4–21,3	27,1	22,3–30,6	25,7	22,7–31,2
CD8+, × 109/л CD8+, × 109/l	0,48	0,38–0,89	0,82	0,48–1,4	0,47	0,3–0,8	0,5	0,2–0,8	0,38	0,33–0,72
									p2–5 = 0,04
CD16+, %	21,2	15,4–28,5	20,1	15,4–24,6	16,8	34,5–14,3	20,3	14,5–24,2	20,2	13,9–25,5
CD16+, × 109/л CD16+, × 109/l	0,36	0,31–0,60	0,5	0,3–0,97	0,4	0,2–0,6	0,4	0,2–0,8	0,5	0,3–0,9
CD19+, %	13,5	9–16	18,4	12,5–21,5	17,4	12,2–20,8	18,1	14,1–22,6	18,6	16,7–22,3
CD19+, × 109/л CD19+, × 109/l	0,27	0,18–0,38	0,4	0,23–0,56	0,36	0,2–0,49	0,4	0,29–0,6	0,5	0,4–0,63
			p1–2 = 0,03		p1–2 = 0,03		p1–4 = 0,03		p1–2 = 0,03

Примечание. Статистически значимые различия: p_1–2 — между группой больных аллергическим ХРС и контрольной группой; p_1–3 — между группой больныхполипозным ХРС и контрольной группой; p_1–4 — между группой больных инфекционным ХРС и контрольной группой; p_1–5 — между группой больных гиперпластическим ХРС и контрольной группой; p_2–3 — между группами больных аллергическим и полипозным ХРС; p_2–4 — между группами больных аллергическим и инфекционным ХРС; p_2–5 — между группами больных аллергическим и гиперпластическим ХРС; p_3–4 — между группами больных полипозным и инфекционным ХРС; p_3–5 — между группами больных полипозным и гиперпластическим ХРС; p_4–5 — между группами больных инфекционным и гиперпластическим ХРС.

Note. Statistically significant differences: p_1–2 — between the group of patients with allergic CR and the control group; p_1–3 — between the group of patients with polyposis CR and the control group; p_1–4 — between the group of patients with infectious CR and the control group; p_1–5 — between the group of patients with hyperplastic CR and the control group; p_2–3 — between allergic and polyposis CR patient groups; p_2–4 — between allergic and infectious CR patient groups; p_2–5 — between allergic and hyperplastic CR patient groups; p_3–4 — between polyposis and infectious CR patient groups; p_3–5 — between polyposis and hyperplastic CR patient groups; p_4–5 — between infectious and hyperplastic CR patient groups.

 

У пациентов с аллергическим ХРС происходило повышение концентрации IgE по сравнению с контрольной группой (p_1–2 < 0,001) (табл. 2). Кроме того, концентрация данного иммуноглобулина повышалась у пациентов с полипозным ХРС относительно контрольной группы (p_1–3 < 0,001). Во всех группах пациентов отмечалось снижение относительного синтеза IgA по сравнению с контрольной группой (p_1–2 < 0,001, p_1–3 < 0,001, p_1–4 < 0,001, p_1–5 < 0,001).

 

Таблица 2. Изменение концентрации иммуноглобулинов у больных хроническим риносинуситом в зависимости от фенотипа (Ме, С₂₅–С₇₅, р_m–u)

Table 2. Changes in the concentration of immunoglobulins in patients with chronic rhinosinusitis depending on the phenotype (Ме, С₂₅–С₇₅, р_m–u)

Показатели Indicators	Контрольная группа Control group N = 30 (1)		Аллергический ХРС Allergic CR N = 13 (2)		Полипозный ХРС Polypoid CR N = 10 (3)		Инфекционный ХРС Infectious CR N = 54 (4)		Гиперпластический ХРС Hyperplastic CR N = 14 (5)
	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75	Ме	С25–С75
IgA, г/л | g/l	1,91	1,33–3,20	1,8	0,9–2,9	2,7	1,3–3,6	1,8	1,1–3,4	1,7	1,2–3,1
IgM, г/л | g/l	1,20	0,50–1,80	1,1	0,8–1,3	1,6	1,1–2,1	1,3	1,1–1,9	1,7	1,4–2,2
IgG, г/л | g/l	10,30	8,18–14,12	9,6	3,4–12,7	13,1	8,8–16,2	10,4	7,2–14,4	8,1	6,7–12,2
IgE, МЕ/мл IgE, IU/ml	67,4	35,2–97,6	116,4	44,4–263,2	101,1	34,3–240,6	64,1	22,4–138,9	82,1	71,4–167,6
			p1–2 < 0,001		p1–3 < 0,001
IgA/CD19+	7,38	7,07–8,2	4,9	3,9–7,03	5,1	3,7–6,8	5,4	3–6,2	4,5	3,6–7,1
			p1–2 = 0,03		p1–3 = 0,03		p1–3 = 0,04;		p1–4 = 0,04
IgM/CD19+	4,4	2,7–4,61	1,9	0,8–3,6	3,9	3,8–6,6	4,01	3,3–4,2	4,8	4,3–5,5
			p1–2 = 0,03
IgG/CD19+	42,9	36,2–45,4	10,3	7,21–26,6	14,33	14,21–26,6	28,7	25,3–35,3	29,3	27–39
			p1–2 < 0,001		p1–3 < 0,001		p1–4 = 0,01		p1–5 = 0,01

Примечание. Статистически значимые различия: p_1–2 — между группой больных аллергическим ХРС и контрольной группой; p_1–3 — между группой больныхполипозным ХРС и контрольной группой; p_1–4 — между группой больных инфекционным ХРС и контрольной группой; p_1–5 — между группой больных гиперпластическим ХРС и контрольной группой; p_2–3 — между группами больных аллергическим и полипозным ХРС; p_2–4 — между группами больных аллергическим и инфекционным ХРС; p_2–5 — между группами больных аллергическим и гиперпластическим ХРС; p_3–4 — между группами больных полипозным и инфекционным ХРС; p_3–5 — между группами больных полипозным и гиперпластическим ХРС; p_4–5 — между группами больных инфекционным и гиперпластическим ХРС.

Note. Statistically significant differences: p_1–2 — between the group of patients with allergic CR and the control group; p_1–3 — between the group of patients with polyposis CR and the control group; p_1–4 — between the group of patients with infectious CR and the control group; p_1–5 — between the group of patients with hyperplastic CR and the control group; p_2–3 — between allergic and polyposis CR patient groups; p_2–4 — between allergic and infectious CR patient groups; p_2–5 — between allergic and hyperplastic CR patient groups; p_3–4 — between polyposis and infectious CR patient groups; p_3–5 — between polyposis and hyperplastic CR patient groups; p_4–5 — between infectious and hyperplastic CR patient groups.

 

При исследовании относительного синтеза IgM было выявлено снижение данного показателя у пациентов с аллергическим хроническим риносинуситом относительно всех исследуемых и контрольной групп (p_1–2 < 0,001, p_2–3 < 0,001, p_2–4 < 0,001, p_2–5 < 0,001). Во всех группах пациентов происходило снижение относительного синтеза IgG относительно контрольной группы (p_1–2 < 0,001, p_1–3 < 0,001, p_1–4 = 0,03, p_1–5 = 0,03).

Обсуждение

Общим изменением клеточного звена иммунитета для всех фенотипов ХРС является увеличение абсолютного количества В-лимфоцитов. В период аллергических заболеваний увеличивается количество В-лимфоцитов, что приводит к активной экспрессии рецепторов для гистамина. Под воздействием этих лимфоцитов происходит перекрестное реагирование между антигеном и рецептором к компоненту комплимента (CR2), что возможно благодаря достаточному количеству антител в крови и способности антигена активировать комплимент альтернативным способом. Проявление аллергии сопровождается высоким уровнем спонтанной трансформации B-лимфоцитов и преобладанием плазмоцитарной реакции. Это приводит к интенсивному изменению синтеза иммуноглобулина E, а также экспрессии маркеров активации. Под воздействием цитокинов в костном мозге происходит созревание B-лимфоцитов и регуляция их активности.

Таким образом, при атопических аллергиях наблюдается преждевременная трансформация B-лимфоцитов в плазматические клетки. Увеличение количества CD19⁺ и CD25⁺ В-лимфоцитов происходит таким образом, что это может свидетельствовать о преактивированном состоянии клеток, которые играют важнейшую роль в развитии атопических аллергических заболеваний.

При риносинусите наблюдается активное размножение аутореактивных Т- и В-лимфоцитов, сопровождающееся ростом числа В-клеток, которые производят иммуноглобулины, нацеленные на аэроаллергены и другие чужеродные вещества. Это способствует поддержанию хронического воспаления, характерного для данного типа заболевания [13].

Особенностью хронического аллергического риносинусита было повышение общего числа цитотоксических лимфоцитов. При активации CD8⁺ лимфоцитов высвобождаются цитотоксические молекулы, такие как гранзим В и порфорин, способные инициировать и усугублять воспаление в слизистой оболочке носа, нарушая физиологическую активность клеток и тканей. Медиаторы могут инициировать апоптотический путь, вызывая гибель клеток или их повреждение. Таким образом может быть нарушена барьерная функция эпителия [7].

Фенотипическими особенностями гуморального иммунитета были гипергаммаглобулинемия по классу Е при хроническом аллергическом и полипозном риносинуситах. Одним из важнейших иммуноглобулинов, играющим основную роль в иммунитете полости носа, является IgE. Он является основным иммуноглобулином, отвечающим за аллергический иммунный ответ, а также играет роль в патогенезе аллергического риносинусита. Хотя IgE-продуцирующие плазмоциты не являются нормальным компонентом слизистой носа, у пациентов с аллергическим риносинуситом повышен уровень аллерген-специфического IgE в тканях. Это является доказательством того, что проникающий в слизистую пациентов с аллергией IgE синтезируется на месте, а не мигрирует из отдаленных источников. Существуют исследования в которых наблюдалась смена класса иммуноглобулинов в тканях полости носа, например в эксперименте ex vivo продемонстрировали вызванную аллергеном смену класса в тканях носовых раковин.

Исследователи также показали повышение уровня антигенспецифического IgE у пациентов с риносинуситом, имеющих отрицательные результаты тестирования на аллергены. На основании отрицательных системных тестов было высказано предположение, что местный аллергический ответ может быть инициирующим фактором у пациентов с предшествующим диагнозом неаллергического риносинусита.

В нашем исследовании были выявлены изменения в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета при ХРС в различных фенотипах заболевания: при хроническом аллергическом риносинусите — 5; при хроническом полипозном риносинусите — 4; при хроническом инфекционном риносинусите — 3; при хроническом гиперпластическом риносинусите — 4. При аллергическом ХРС выявлялись изменения в виде увеличения абсолютного содержания В-лимфоцитов, гипергаммаглобулинемия E (более 100 МЕ/мл) и снижение 3 индексов относительного синтеза. При полипозном ХРС обнаружено увеличение абсолютного содержания В-лимфоцитов, гипергаммаглобулинемия E и снижение 2 индексов относительного синтеза. При инфекционном ХРС выявлялось увеличение содержания В-лимфоцитов и снижение 2 индексов относительного синтеза. При гиперпластическом ХРС имелось увеличение абсолютного содержания Т-хелперов, В-лимфоцитов и снижение абсолютного числа цитотоксических Т-лимфоцитов и 2 индексов относительного синтеза.

About the authors

Olga V. Smirnova

Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center” of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of Medical Problems of the North

Author for correspondence.
Email: ovsmirnova71@mail.ru

DSc (Medicine), Professor, Head of the Laboratory of Clinical Pathophysiology

Россия, Krasnoyarsk

A. A. Sinyakov

Federal Research Center “Krasnoyarsk Science Center” of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Scientific Research Institute of Medical Problems of the North

Email: ovsmirnova71@mail.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Clinical Pathophysiology

Россия, Krasnoyarsk

References

Supplementary files