Сокращения:
ХРС — хронический риносинусит
ECP — эозинофильный катионный белок
IgE — иммуноглобулин класса Е
IFN — интерферон
IL — интерлейкин
MPO — миелопероксидаза
TGF — трансформирующий фактор роста
TNF — фактор некроза опухоли
Введение
Результаты исследований последних лет показали, что хронический риносинусит (ХРС) — это гетерогенное заболевание, распадающееся на множество эндотипов с разными патогенетическими механизмами [1, 2]. Интенсивность и характер эндотипа определяют фенотип заболевания, особенности клинического течения, ответ на терапию, характер ремоделирования ткани и, возможно, наличие сопутствующей патологии [3]. Учитывая особенности развития иммунной системы в процессе онтогенеза и вклад, который вносит патология лимфоглоточного кольца в детском возрасте, у детей возможно вовлечение иных механизмов развития хронического воспаления, принципиально отличающихся от взрослых [4]. Основная задача эндотипирования — определение мишеней для точечной биологической терапии, например, применение моноклональных антител. В настоящее время не существует чувствительных маркеров с достаточной специфичностью при хроническом воспалении, которые оптимизировали бы тактику профилактики и лечения для конкретного ребенка. Верификация эндотипа позволит фиксировать донозологические изменения, предопределяя группу риска, и обеспечит возможность персонализированного подхода к диагностике, профилактике и лечению.
Цель исследования — выявление диагностических биомаркеров эндотипов ХРС у детей.
Пациенты и методы
В исследование были включены 160 детей с ХРС в возрасте от 5 до 17 лет, находившиеся на лечении в клинике кафедры оториноларингологии Ростовского государственного медицинского университета на базе оториноларингологического отделения для детей ГБУ РО «ЦГБ им. Н.А. Семашко» (Ростов-на-Дону) и оториноларингологического отделения ГБУ РО «Областная детская клиническая больница» в период с января 2018 по февраль 2022 г.
Критериями включения в исследование являлись: наличие у ребенка в течение 12 нед и более двух и более симптомов, одним из которых было затруднение носового дыхания и/или выделения из носа, а дополнительным — кашель и/или присутствие лицевой боли или чувства давления; 4 и более эпизодов острого риносинусита в год [2]. Критериями исключения служили: обострение сопутствующих заболеваний ЛОР-органов (острый аденоидит, обострение хронического тонзиллита, рецидивирующий средний отит) давностью менее 2 нед, одонтогенный синусит, муковисцидоз, использование пероральных стероидов или антилейкотриеновых препаратов давностью менее 4 нед.
Контрольную группу составили 30 практически здоровых детей в возрасте 5—17 лет, не имеющие жалоб на нарушение носового дыхания, без хронических заболеваний из групп диспансерного наблюдения.
Пациенты с ХРС были разделены на 5 групп, которые были сформированы по клиническим проявлениям и наличию сопутствующей патологии. В 1-ю группу были включены дети с ХРС без полипов и коморбидного фона, 2-ю пгруппу составили пациенты с ХРС и полипами, 3-ю группу — больные ХРС с аллергическим ринитом, 4-ю группу — больные ХРС и бронхиальной астмой, 5-ю группу — пациенты с ХРС и гипертрофией лимфокольца глотки.
Всем больным провели полное клиническое, эндоскопическое обследование, компьютерную томографию пазух. Диагноз аллергический ринит был подтвержден по данными аллергологического обследования ребенка, включающего результаты прик-тестов с типичными аллергенами. Диагноз бронхиальной астмы был подтвержден по данным выписки из истории болезни при предшествовавшей госпитализации ребенка по поводу астмы, включающей результаты исследования функции внешнего дыхания, тестов бронхиальной обструкции и данных эффективности проводимой терапии. Уровень маркеров в сыворотке крови определяли методом иммуноферментного анализа.
На настоящий момент в литературе встречается несколько концепций эндотипирования [5, 6]. Таким образом, решающее значение в выборе биомаркеров имели два фактора — доказательства информативности маркера по данным литературы и возможность терапевтического воздействия [7]. С учетом анализа литературы, для определения эндотипов ХРС у детей выбрали 12 биологических маркеров воспаления: интерлейкин (IL)-5, интерферон (IFN)-γ, IL-17α, фактор некроза опухоли (TNF)-α, IL-22, IL-6, IL-33, IL-35, эозинофильный катионный белок (ECP), миелопероксидаза (MPO), трансформирующий фактор роста (TGF)-β1, общий иммуноглобулин класса E (IgE).
Результаты
Определение маркеров воспаления в сыворотке крови было проведено у пациентов всех 5 групп (160 детей) и в контрольной группе (30 детей).
При анализе показателей в группах больных путем сравнения средних величин между собой и с контрольной группой были выявлены различия с разной достоверностью по ряду биомаркеров, причем они в каждой паре сравнения не совпадали. Наиболее наглядно отличия уровня биомаркеров в группах больных представлены на рис. 1. Значения показателей контрольной группы приняты за 100%.
Рис. 1. Изменения уровней биомаркеров в сыворотке крови у детей с ХРС в сравнении с контрольной группой*, %.
* — значения показателей контрольной группы приняты за 100%.
Таким образом, для определения эндотипов ХРС в исследуемых группах кластерный анализ был проведен во всей выборке пациентов без разделения на группы. Методом кластерного анализа среди больных выделяли кластеры, сходные по структуре изученных 12 показателей. Кроме того, в результате кластерного анализа определяли показатели, имеющие высокую значимость для разделения больных на группы (рис. 2).
Рис. 2. Дендрограмма при кластеризации цитокинов крови у детей с ХРС.
Визуально представлены 5 кластеров.
Средние стандартизированные значения для показателей внутри каждого кластера, представленные на рис. 3, имели выраженное различие между кластерами.
Рис. 3. Средние стандартизированные значения для биомаркеров в пяти кластерах эндотипов ХРС.
Как итог кластерного анализа, 160 пациентов с ХРС были разделены на 5 кластеров, или 5 эндотипов. Эти 5 эндотипов полностью не совпали с 5 группами пациентов, которые были выделены по клиническим проявлениям. После ранжирования эндотипов были выделены их характеристики (табл. 1).
Таблица 1. Паттерн изменения биомаркеров сыворотки крови у детей с ХРС в каждом эндотипе
| Биомаркер | Эндотип | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| IL-6 | |||||
| MPO | ↑ | ||||
| IL-5 | ↑ | ||||
| ECP | ↑ | ||||
| Ig E | ↑ | ||||
| TGF-β1 | ↑ | ↑ | |||
| IL-17α | ↑ | ||||
| IL-22 | ↑ | ||||
| TNF-α | ↑ | ||||
| IL-33 | ↑ | ||||
| IFN-γ | ↑ | ||||
| IL-35 | ↓ | ↓ | ↓ | ||
Группы пациентов были сформированы по клиническим проявлениям и наличию сопутствующей патологии. Эндотипы сформировались по данным паттернов воспаления в сыворотке крови. Исходя из гипотезы о том, что интенсивность и характер эндотипа должны играть ключевую роль в определении наблюдаемого фенотипа [6], были сопоставлены выявленные эндотипы с группами пациентов. Сопряжение между фенотипами и эндотипами у больных ХРС оказалось статистически значимым (p<0,0001). Данные сопряжения между фенотипами и эндотипами по группам пациентов представлены в табл. 2.
Таблица 2. Сопряжение между фенотипами и эндотипами у детей с ХРС
| Группа | Величина | Эндотип | Всего | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 1-я | абс. | 0 | 7 | 9 | 26 | 0 | 42 |
| % | 0,00 | 16,67 | 21,43 | 61,90 | 0,00 | 100,00 | |
| 2-я | абс. | 30 | 5 | 5 | 0 | 0 | 40 |
| % | 75,00 | 12,50 | 12,50 | 0,00 | 0,00 | 100,00 | |
| 3-я | абс. | 1 | 23 | 4 | 0 | 0 | 28 |
| % | 3,57 | 82,14 | 14,29 | 0,00 | 0,00 | 100,00 | |
| 4-я | абс. | 3 | 5 | 8 | 0 | 0 | 16 |
| % | 18,75 | 31,25 | 50,00 | 0,00 | 0,00 | 100,00 | |
| 5-я | абс. | 0 | 0 | 1 | 0 | 33 | 34 |
| % | 0,00 | 0,00 | 2,94 | 0,00 | 97,06 | 100,00 | |
| Всего | 34 | 40 | 27 | 26 | 33 | 160 | |
| χ2 (Yates), р | χ2 (Yates) =270,6; p<0,0001 | ||||||
На основании данных сопряжения между фенотипами и эндотипами ХРС было определено 5 эндотипов с достоверным сопряжением (χ2 (Yates)=270,6; p<0,0001). В кластере с эндотипом 1 оказались 75,0% больных 2-й группы, таким образом, это эндотип ХРС с полипами; в кластере эндотипа 2 — 82,14% пациентов ХРС с аллергическим ринитом (эндотип ХРС с аллергическим ринитом); в кластере эндотипа 3 наибольший процент сопряжения (50,0%) был найден с пациентами 4-й группы, таким образом получен эндотип ХРС с бронхиальной астмой, наличие этого эндотипа у пациентов других групп связано, по-видимому, с еще не манифестировавшими симптомами бронхиальной астмы; эндотип 4 в основном был выявлен у пациентов с ХРС без полипов и сопутствующей патологии из 1-й группы (61,9%), таким образом, это был эндотип ХРС без полипов и сопутствующей патологии. Учитывая возраст пациентов, возможно, клинические признаки некоторых эндотипов еще не проявились, поэтому в 1-й группе оказались 21,43% пациентов с эндотипом 3 и 16,67% больныз сэндотипом 2. Эндотип 5 был выявлен у 97,06% больных 5-й группы — это пациенты с гипертрофией лимфоглоточного кольца (эндотип ХРС с гипертрофией лимфоглоточного кольца). Распределение эндотипов в группах больных представлено на рис. 4. Два эндотипа ХРС (эндотип без полипов и эндотип с гипертрофией лимфоглоточного кольца) имели наибольшее совпадение с фенотипом.
Рис. 4. Распределение эндотипов в группах детей с ХРС.
Ранжирование эндотипов позволило выявить диагностически значимые биомаркеры. Эндотип 1 характеризовался достоверным повышением IL-17α, IL-22, TNF-α. IL-33 и снижением уровня IL-35. Для эндотипа 2 было характерно повышение уровня общего IgE, IL-5 и ECP. Эндотип 3 отличался от остальных значительным снижением регуляторного цитокина IL-35. Эндотип 4 характеризовался повышением уровня TGF-β1 и IFN-γ в сыворотке крови. Эндотип 5 отличался от остальных повышением уровня MPO, TGF-β1 и IL35. По остальным показателям достоверных отличий в эндотипах не обнаружено.
У детей наибольшие трудности представляет дифференциальная диагностика между аллергическим ринитом, неаллергическим ринитом и ХРС. Основные симптомы — ринорея, заложенность носа и снижение прозрачности пазухи — могут присутствовать при всех перечисленных заболеваниях. В 2019 г. в Европейском позиционном документе по диагностическим инструментам в ринологии (EPPDRT) был опубликован обзор диагностических инструментов для диагностики ХРС у детей [8], в котором отмечено, что у пациентов детского возраста можно использовать большинство диагностических средств, доступных для взрослых, но их информативность значительно меньше. В настоящее время нет достаточно информативных тестов для ранней диагностики ХРС у детей. Выявление ранних и эффективных маркеров и определение эндотипа хронического воспаления позволит повысить эффективность диагностики на раннем этапе его развития и обеспечить персонализированную тактику лечения.
Медикаментозная терапия является основой лечения ХРС у детей. Наиболее часто используемые средства — антибиотики, интраназальные стероиды и промывание носа солевым раствором. Уровень доказательств эффективности других методов значительно ниже [9—11]. В литературе отсутствуют убедительные доказательств в поддержку использования антибиотиков при ХРС у детей: нет подтверждающих данных ни для краткосрочного, ни для долгосрочного применения антибиотиков. Также нет доказательств для поддержки использования пролонгированных макролидов у детей с ХРС. Хирургическое вмешательство рекомендуется пациентам с ХРС, у которых не достигнут приемлемый уровень эффективности медикаментозной терапии, и при осложненном остром риносинусите. Функциональная эндоскопическая синусохирургия при ХРС у детей показала свою эффективность и безопасность [12, 13], но иногда она ограничена возрастом. Использование биологической терапии широко изучается у взрослых [7, 14, 15]. У детей при ХРС эти исследования единичны, на сегодняшний день это перспективное направление лечения для отдельных эндотипов ХРС.
Выводы
1. Фенотип ХРС у детей не всегда отражает эндотип заболевания, необходимым диагностическим критерием может служить определение биомаркеров в сыворотке крови.
2. Выявлены 5 эндотипов, имеющих высокое сопряжение с фенотипами: эндотип ХРС с полипами, эндотип ХРС в сочетании с аллергическим ринитом, эндотип ХРС в сочетании с бронхиальной астмой, эндотип ХРС без полипов и эдотип ХРС в сочетании с гипертрофией лимфоглоточного кольца.
3. Диагностическими биомаркерами сыворотки крови для эндотипа ХРС с полипами являются повышение IL-17α, IL-22, TNF-α, IL-33 и снижение уровня IL-35; для эндотипа ХРС в сочетании с аллергическим ринитом — повышение уровня общего IgE, IL-5 и ECP; для эндотипа ХРС в сочетании с бронхиальной астмой — снижение уровня IL-35; для эндотипа ХРС без полипов — повышение уровня TGF-β1и IFN-γ; для эндотипа ХРС в сочетании с гипертрофией лимфоглоточного кольца — повышение уровня MPO, TGF-β1 и IL35.
4. Определение эндотипов ХРС необходимо для прогнозирования течения и подбора персонифицированной терапии у детей.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — И.В. Стагниева
Сбор и обработка материала — И.В. Стагниева, Н.В. Бойко, П.А. Статешная, С.Д. Стагниев
Написание текста — И.В. Стагниева, Н.В. Бойко, П.А. Статешная
Редактирование — И.В. Стагниева
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.