Введение
Атопический дерматит (АтД) – полифакториальное воспалительное заболевание кожи, характеризующееся зудом, хроническим рецидивирующим течением болезни, возрастными особенностями локализации и морфологии очагов поражения [1, 2]. Согласно статистике, заболеваемость АтД во всем мире варьируется от 7 до 10% у взрослых, но чаще всего он встречается в детской популяции (15–25%) [3]. Обычно начинается заболевание в детстве, при этом у 60% пациентов он развивается в возрасте до 1 года и у 90% – к 5 годам [4].
У детей с АтД чаще развиваются пищевая аллергия (15 против 4%), астма (25 против 12%) и аллергический ринит (34 против 14%). Пациенты с АтД также более подвержены инфекциям ЛОР-органов (27 против 22%) и мочевыводящих путей (8 против 3%) [5].
Хроническое рецидивирующее течение болезни, экономическая нагрузка, вовлеченность всей семьи в лечебный процесс резко снижают качество жизни больных. Заболевание становится экономической проблемой из-за увеличения косвенных затрат, таких как посещение врача, пропуски работы и учебы, а также избегание социальных взаимодействий [6].
Патофизиология АтД сложна и многофакторна. Она включает генетические нарушения, дефект эпидермального барьера, патологическое изменение иммунного ответа и микробиома кожи. Также имеют значение многочисленные пусковые факторы, к которым можно отнести нарушения функции нервной, пищеварительной, эндокринной систем, а также нейрососудистой регуляции [7].
В последние годы отмечается неуклонное увеличение частоты встречаемости АтД в детском возрасте, а также рост числа тяжелых форм. В связи с этим изучение патогенеза заболевания становится актуальной проблемой, решение которой позволит раскрыть механизмы развития АтД, повысить эффективность диагностики и лечения [8].
Генетические дефекты и нарушения эпидермального барьера при АтД
Семейный анамнез АтД считается самым известным фактором, приводящим к развитию заболевания. Анализ показал, что вероятность заболевания в 3–5 раз повышается, если у одного или обоих родителей в анамнезе присутствовало это заболевание [9, 10].
О значимой роли наследственных факторов в развитии АтД свидетельствуют также исследования, проведенные у близнецов [11].
Показано что, более 70 генов могут быть связаны с АтД, которые можно сгруппировать следующим образом: гены, кодирующие структурные и функциональные белки эпидермиса, гены, кодирующие белки, которые регулируют врожденный и приобретенный иммунный ответ [12].
Среди генетических факторов риска развития АтД наиболее выраженное влияние оказывают мутации гена FLG, кодирующего синтез филаггрина (filaggrin) – структурного белка, основная роль которого заключается в развитии и поддержании целостности кожного барьера [13]. Ген FLG расположен в комплексе генов эпидермальной дифференцировки (EDC) на длинном плече хромосомы 1q21. EDC участвует в образовании ороговевшей оболочки кожи через механизмы дифференцировки кератиноцитов [14].
Мутации FLG 2282del4 и R501X являются основным вариантом европейцев. Оба являются нулевыми аллелями, которые приводят к недостаточной выработке белка, кодируемого этими генами. Исследования подтвердили, что мутации филаггрина не только являются фактором высокого риска развития АтД, но и могут запускать раннее начало с тяжелым фенотипом. Стоить отметить, что мутация может присутствовать у бессимптомных пациентов, однако и отсутствие мутировавшего гена не означает невозможности заболевания [12, 15].
Исходным продуктом гена является профилаггрин – нерастворимый протеин с высоким содержанием гистидина, который служит основным компонентом кератогиалиновых гранул. Филаггрин образуется из функционально неактивной молекулы-предшественника под действием протеолитической активности ферментов группы сериновых протеаз (например, каспазы-14). Далее мономерный филаггрин связывается с кератином и другими промежуточными белками – филаментами кератинового цитоскелета, образуя тесные связи между этими волокнами. Таким образом, происходит коллапс и уплощение клеток на поверхности рогового слоя с образованием чешуек (у млекопитающих на кератиновые волокна и связывающий их филаггрин приходится 80–90% общей массы белка эпидермиса) [17]. Экспрессию филаггрина регулирует фактор транскрипции OVOL1 (ovo-подобный репрессор транскрипции) [18], который может быть перспективной терапевтической мишенью АтД. Корнеоциты строят роговой слой и служат каркасом для внеклеточного липидного матрикса [13]. Комплекс защищает кожу от чрезмерной потери воды, поддерживая соответствующий рН, подавляет размножение золотистого стафилококка и ограничивает проникновение антигенов в более глубокие слои.
В дополнение к филаггрину и другие белки также участвуют в создании ороговевшей оболочки кожного покрова. К ним относят лорикрин, инволюкрин и небольшие белки, богатые пролином: энвоплакин, периплакин и ингибитор цистеиновой протеазы А (цистатин А). Молекулы белков сшиваются трансглутаминазами (TGases).
Менее изучен лорикрин – главный белок клеточной оболочки терминально дифференцированных эпидермальных клеток. Снижение уровня данного белка также часто связывают с развитием АтД [19, 20].
Энвоплакин и периплакин представляют собой белки, участвующие в связывании клеточных соединений через компоненты мембраны с промежуточными нитями. Однако для индукции аномальной ороговевшей оболочки требуется тройное нарушение работы генов энвоплакина, периплакина и инволюкрина. Мутаций и связанных с ними дефицита инволюкрина может быть недостаточно для развития АтД [21].
После трансформации и деградации филаггрина образуются глутамин, гистидин, аланин и их производные, а именно пирролидонкарбоновая (PCA) и урокановая кислоты (UCA), которые входят в природный увлажняющий фактор (NMF). Мутации, приводящие к нарушению синтеза белка, вызывают повышенную трансэпидермальную потерю воды (TEWL), чрезмерную сухость кожи, более высокий рН на поверхности кожи и нарушения пропорций и количества свободных жирных кислот, керамидов и триглицеридов. В результате дефекта эпидермального барьера происходит нарушение межклеточных связей, повышение активности протеаз и проницаемости эпидермиса, что приводит к проникновению антигенов и стимуляции синтеза провоспалительных цитокинов [13].
Целостность и нормальное функционирование эпидермального барьера обеспечиваются генами, кодирующими белки плотных соединений. К ним относятся трансмембранные белки (клаудины, окклюдин, молекулы соединительной адгезии – JAM) и внутриклеточные цитоплазматические каркасные белки, в т.ч. белки семейства zonula occludens (ZOs). Они регулируют проницаемость эпителия и парацеллюлярный поток, предотвращая проникновение раздражителей и чужеродных антигенов. В исследованиях установлено, что снижение уровней клаудина-1, клаудина-4 и клаудина-23 обнаруживается в неповрежденной коже пациентов с АтД [22].
Другими генами, участвующими в патогенезе АД на уровне эпидермального барьера, являются гены, кодирующие ингибитор сериновой протеазы (SPINK-5/LEKT1, цистатин А), гены, кодирующие эпидермальные протеазы: ген химазы тучных клеток (CMA1), ген эпидермального химотрипсина и трипсина, ген эпидермальной N-метилтрансферазы, ответственный за деградацию гистамина [12].
Таким образом, изучение молекулярно-генетических особенностей развития АтД позволит понять патогенетические механизмы, прогнозировать прогрессирование заболевания и применять персонализированные стратегии вмешательства.
Эпигенетическая регуляция экспрессии генов
Значительную роль в развитии АтД играют эпигенетические особенности, обусловливающие экспрессию генов – их активацию или ингибирование. Поскольку эти модификации полностью обратимы в отличие от генетических мутаций, они делают перспективным создание лечебных препаратов для их регуляции. К эпигенетическим механизмам изменения активности генов относят метилирование ДНК, регуляцию посредством микро-РНК, ацетилирование гистонов. Стоит обратить внимание на то, что возникшие изменения в эпигеноме могут стать постоянными в следующих поколениях, а меняющаяся окружающая среда влияет не только на постнатальный, но и на пренатальный период [23].
Последние данные подтверждают мнение, согласно которому профиль эпигенетических изменений у пациентов, страдающих АтД, отличается от такового здоровых людей. Это относится к генам, влияющим на регуляцию иммунного ответа и воспалительных процессов, например ингибирование Th1 и стимулирование активации Th2, а также к генам, участвующим во врожденном иммунитете, и генам, кодирующим структурные белки эпидермиса [24].
Метилирование ДНК является одним из наиболее распространенных эпигенетических механизмов, регулирующих экспрессию генов. Процесс метилирования нацелен на CpG (цитозин-фосфат-гуанозин) – богатые промоторные последовательности, которые указывают направление и обеспечивают процесс транскрипции. Добавление других метильных групп снижает экспрессию гена. У пациентов с АтД есть особенности метилирования ДНК генов, оказывающих влияние на антимикробную функцию и связанных с активностью белков S100 и кератина. Исследования показывают, что при АтД затронута система регуляции интерферонов, являющихся важнейшим компонентом врожденного иммунитета. Эта система играет ключевую роль в регуляции противовирусной иммунной защиты, в которую входят кроме самих интерферонов продукты, индуцируемых ими генов, в т.ч. 2’,5’-олигоаденилатсинтетаза (OAS). Кластер OAS кодирует ферменты для синтеза аденозиновых рецепторов, участвующих в активации специфических противовирусных РНКаз (белков олигоаденилатсинтазы) [24, 25].
Помимо транскрипционной регуляции экспрессии генов путем модификации хроматина существует еще один механизм – микро-РНК-опосредованная посттранскрипционная регуляция. Микро-РНК представляет собой одноцепочечные РНК – небольшие, эволюционно консервативные, некодирующие молекулы, способные специфически связываться с определенными мРНК. Через этот механизм происходит регуляция апоптоза, морфогенеза, пролиферации, передачи сигналов и дифференцировки клеток. Доказано, что микро-РНК активируются в коже пациентов с АтД. В исследованиях показано, что дети, которые подвергались воздействию курения во время беременности, имеют высокий уровень микро-РНК-223 и низкий уровень Т-регуляторных (Treg) лимфоцитов. Было обнаружено, что у таких детей более высокая склонность к развитию АтД в течение первых 3 лет по сравнению с детьми, не подвергавшимися воздействию курения во время беременности. Также были описаны изменение экспрессии других микро-РНК при АтД, а именно: микро-РНК-375, микро-РНК-146a, микро-РНК-155, микро-РНК-151a и др. [12, 24].
Таким образом, очевидно, что нарушение эпигенетической регуляции у больных АтД может приводить к дизрегуляции иммунной системы и нарушениям эпидермального барьера.
Иммунологические механизмы при АтД
Кожа, находящаяся на границе раздела между организмом человека и окружающей средой, постоянно подвергается воздействию различных факторов, следовательно, она эволюционировала, чтобы обеспечивать быстрые и специфические иммунные реакции на эти раздражители. Важную роль в распознавании патогенов играют паттерн-распознающие рецепторы (PRR). К ним относят Толл-подобные рецепторы (TLR), представляющие собой класс консервативных структур для распознавания патогенов; белки, содержащие нуклеотидсвязывающий домен олигомеризации (NOD-подобные рецепторы или NLR); индуцируемый ретиноевой кислотой ген; рецепторы лектинов С-типа (CLR) и белки распознавания пептидогликанов (PGRP). Механизм передачи сигнала в клетку из окружающей среды происходит через внутриклеточные мессенджеры: циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) и циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ), которые усиливают фосфорилирование протеинкиназы А. В результате происходит снижение уровней провоспалительных молекул, таких как интерлейкин-2 (ИЛ-2), Ил-4, -6, -10 и фактор некроза опухоли-α (ФНО-α), и как следствие – подавление врожденного иммунитета [12, 26, 27].
С другой стороны, кератиноциты способны продуцировать антимикробные пептиды (AMP), повреждающие микробные клеточные мембраны. Они включают более 20 пептидов с антибактериальной активностью, к которым относят кателицидин, дефензины и псориазины. Измененная экспрессия и секреция AMP у пациентов с АтД могут способствовать повышенной восприимчивости к бактериальным, вирусным и грибковым кожным инфекциям [13].
Врожденные лимфоидные клетки (ILC) представляют собой уникальное семейство иммунных эффекторных клеток, которые функционально напоминают Т-клетки, но у них отсутствуют рецепторы клональных антигенов. ILC стимулируют выработку цитокинов и влияют на иммунные и неиммунные клетки в местной тканевой среде. Врожденные лимфоидные клетки типа 2 (ILC2) способны секретировать проаллергические цитокины, включая ИЛ-4, -5, -9 и -13. Этот факт указывает на то, что ILC2 могут быть вовлечены в различные аллергические заболевания, инициируя Th2-ответ. Точный механизм активации ILC2 при АтД остается предметом обсуждения. У пациентов с АтД наблюдалась инфильтрация ILC2 в поврежденной коже. В этих клетках выявлялась повышенная экспрессия различных рецепторов к ИЛ-25, -33, тимическому стромальному лимфопоэтину (TSLP), PGD2, CRTH2. Это позволяет предположить, что ILC2 реагируют на неспецифические факторы клеточного происхождения, такие как ИЛ-33, -25 и TSLP. Некоторые исследователи предполагают влияние ILC2 на острое воспаление и объясняют увеличение числа ILC2 в тканях из-за общего увеличения инфильтрирующих популяций иммунных клеток [28].
Иммунологические механизмы при АтД достаточно сложны и сопровождаются дисбалансом иммунитета с участием Th1, Th2 и Treg-клеток, что приводит к изменениям в Th1- и Th2-зависимых иммунных реакциях и IgE-опосредованной гиперчувствительности. Избыточная продукция Th2-лимфоцитов приводит к повышенной выработке цитокинов ИЛ-4, -5, -9, -13, -31. В свою очередь цитокины стимулируют выработку иммуноглобулинов Е и эозинофилов в периферической крови и тканях. В ходе развития воспалительного процесса повреждается эпидермальный барьер. Факторы, влияющие на разрушение эпидермиса, такие как повреждение, инфекции или продолжающееся воспаление, стимулируют кератиноциты к выработке провоспалительных цитокинов, таких как TSLP (тимический стромальный лимфопоэтин), ИЛ-25 и -33, которые в свою очередь также активируют Th2-опосредованный иммунный ответ.
TSLP через свой рецептор (TSLPR) активирует антигенпрезентирующие клетки, включая дендритные клетки, макрофаги, моноциты, а также Т- и В-лимфоциты в эпидермальном слое кожи. Более того, TSLP способствует активности и хемотаксису эозинофилов и усиливает экспрессию ИЛ-4, -5 и -13.
ИЛ-25 индуцирует экспрессию различных хемокинов, таких как эотаксин, TARC (тимус и активационно-регулируемый хемокин) и MDC (хемокин, полученный из макрофагов), необходимых для привлечения эозинофилов и Th2. ИЛ-33 активирует NF-κB (ядерный фактор каппа-усилитель легкой цепи активированных В-клеток) и MAP (митоген-активируемые протеинкиназы) через рецептор, который стимулирует выработку цитокинов, связанных с Th2-реакцией, таких как ИЛ-4, -5 и -13. Непрерывная стимуляция ИЛ-4 и -13 вызывает снижение экспрессии филагрина в эпидермисе [13].
Недавние исследования показали, что ИЛ-31 оказывает существенное влияние на развитие зуда. Интересно, что эозинофилы у пациентов с АтД экспрессируют ИЛ-31 более интенсивно по сравнению со здоровыми людьми. ИЛ-31 связывается со своим рецептором ИЛ-31RA на чувствительных нервах и вызывает ощущение зуда, а также способствует удлинению и разветвлению чувствительных нервов.
Лимфоциты Th17 – это еще один тип клеток, способствующий развитию острой фазы АтД. Они продуцируют ИЛ-17 и -22, которые увеличивают провоспалительные молекулы, белок S100 и другие типы AMP в кератиноцитах. В свою очередь S100 взаимодействует с PRR, инициируя воспалительный каскад. Эти процессы препятствуют синтезу других белков, участвующих в дифференцировке кератиноцитов, что приводит к нарушению восстановления барьера.
Хемотаксис лимфоцитов Th1 и повышенная продукция цитокинов ИЛ-2, -12, ФНО-α и интерферона происходят во время хронической стадии заболевания [13, 28, 29].
Таким образом, иммунопатогенез АтД характеризуется множественной аномальной регуляцией цитокинового профиля.
Заключение
АтД представляет собой сложное заболевание с неоднородной клинической картиной, в патогенезе которого участвует множество факторов. Благодаря многочисленным исследованиям понимание механизма развития АтД позволяет выявлять наиболее значимые патогенетические факторы и в зависимости от этого выделять различные фенотипы и эндотипы заболевания. Это может стать отправной точкой для разработки новых терапевтических стратегий, а в дальнейшем персонализированного подхода к лечению.
