Введение
Хронический риносинусит (ХРС) является одним из наиболее распространенных заболеваний в оториноларингологии. В основе ХРС лежит стойкое воспаление слизистой оболочки полости носа и околоносовых пазух продолжительностью более 12 нед. Причиной поражения слизистой оболочки околоносовых пазух чаще всего является сочетанное действие иммунологических, инфекционных и анатомических факторов, что свидетельствует о важности мультидисциплинарного подхода в изучении патогенеза данной патологии. Выявление новых иммунологических и микробиологических характеристик воспалительного процесса, ставших доступными в последние годы благодаря совершенствованию методов исследования, дает возможность получить ответы на многие ранее не выясненные вопросы. Определенный интерес при изучении проблемы инфекционно-воспалительной патологии уха, горла и носа представляет открытие в 2004 г. нейтрофильных внеклеточных ловушек (НВЛ), которые, как предполагается, играют важную роль в развитии в том числе ХРС. Значительное число хорошо известных и находящихся в стадии изучения этиопатогенетических факторов развития хронического воспаления околоносовых пазух не позволяет подробно проанализировать каждый в рамках данной статьи. В настоящем обзоре рассмотрены современные представления о некоторых причинах возникновения ХРС, особое внимание уделено роли НВЛ в его формировании.
Классификация риносинуситов
По данным зарубежных авторов, частота выявления ХРС составляет в среднем 10,9% в странах Европы, 8% в Китае, 12% в Южной Корее и около 12% в США [1—4]. Распространенность ХРС в России составляет около 16,4% и значительно варьирует по данным разных исследователей [5]. В Российской Федерации существует несколько классификаций ХРС, основанных на различных критериях: количестве и локализации пораженных пазух, этиологических факторах, тяжести течения, патогистологических изменениях [6, 7]. В клинической практике наиболее распространена классификация по морфологическим признакам, в которой различают катаральную, гнойную, гнойно-полипозную, полипозную и специфическую (одонтогенный ХРС, на фоне опухолевых процессов, системных заболеваний и молчащего синуса) формы ХРС [6, 7]. Основным преимуществом этой классификации является удобство использования практикующими специалистами в повседневной практике при установлении диагноза и назначении лечения. К сожалению, в мире до настоящего времени отсутствует единая, общепризнанная классификация ХРС, которая учитывала бы в том числе гистологические и иммунологические изменения в слизистой оболочке околоносовых пазух.
Результаты современных исследований ставят под сомнение целесообразность разделения ХРС на виды в соответствии с явными фенотипическими признаками [8—12]. В настоящее время наблюдаются попытки разделить ХРС на различные эндотипы в соответствии с иммунологическими изменениями в слизистой оболочке на фоне патологического процесса [9—12]. Создание и введение в клиническую практику единой классификации риносинуситов на основе эндотипов может повысить качество лечения, однако до сих пор такой классификации создать не удалось.
В Европейском согласительном документе по риносинуситу и назальному полипозу (EPOS 2020) опубликована классификация, учитывающая иммунологические изменения в тканях [13]. Согласно этому документу, ХРС следует подразделять на первичный и вторичный в зависимости от причин его развития.
Первичный ХРС [13] подразделяют на локальный (односторонний) и диффузный (двусторонний). В соответствии с изменениями в слизистой оболочке выделяют следующие эндотипы: ХРС 2-го типа и все остальные (не 2-го типа). При первичном ХРС причина хронизации не связана с другими заболеваниями (ангиитами, иммунодефицитами) или экзогенными факторами. Для ХРС 2-го типа характерны избыточная активация Т-хелперов 2-го типа, продукция таких цитокинов, как интерлейкины IL-4, IL-5, IL-13, а также высокая активность эозинофилов и тучных клеток [14]. К ХРС не 2-го типа относят все остальные случаи первичных риносинуситов, продолжающихся более 12 нед. Такое подразделение на эндотипы позволяет повысить качество лечения пациента, так как учитывается основной механизм поддержания воспалительного процесса.
Для вторичного ХРС характерно наличие явной причины, вызвавшей воспалительный процесс в околоносовых пазухах. В таком случае лечение должно быть начато с устранения этиологического фактора. Вторичный ХРС [13] также подразделяется на локальный (односторонний), связанный с местной патологией, например с одонтогенным воспалительным процессом, и диффузный (двусторонний). Вторичный диффузный ХРС в зависимости от этиологии делится на три подгруппы, не связанные с эндотипами: воспалительный (при полиангиитах), механический (связанный с нарушением мукоцилиарного клиренса) и иммунный (на фоне иммунодефицита) [13].
Риносинусит и нейтрофильные внеклеточные ловушки
В 1996 г. описан механизм завершения жизненного цикла нейтрофилов, имеющий отличия от некроза и апоптоза [15], что открыло новые перспективы в изучении патогенеза большинства острых и хронических воспалительных процессов, в том числе риносинусита. Выявлено, что при стимулировании нейтрофилов активатором протеинкиназы С-форбол-12-миристат-13-ацетатом наблюдается быстрый выброс во внеклеточное пространство реорганизованной дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), однако лишь в 2004 г. исследователи описали точный механизм и процессы, происходящие при этом явлении, получившем название НЕТоз (от англ. NET — Neutrophil Extracellular Traps) [15, 16]. При контакте нейтрофилов с определенными триггерами (эндогенной или экзогенной природы) происходит изменение трехмерной структуры ядерной или митохондриальной ДНК с формированием внеклеточных сетей, на которых собраны белковые комплексы. Эти внеклеточные сети способны к «агрессии» по отношению к микроорганизмам, а также в ряде случаев и к собственным тканям человека. Считается, что основной функцией НВЛ является защита организма от системной диссеминации патогенов из очага воспаления [17]. Позже было показано, что и другие клетки иммунной системы способны к образованию внеклеточных ловушек (эозинофилы, тучные клетки, моноциты, макрофаги, натуральные клетки-киллеры (клетки NK), лимфоциты) [18, 19]. Структура НВЛ уникальна. Их остов формируют филаменты хроматина диаметром 15—17 нм, сохраняющие нуклеосомную структуру [16, 20, 21]. Примерно 70% белков, входящих в состав нейтрофильных ловушек, это гистоны — белки, определяющие трехмерную структуру укладки ДНК. Глобулярные структуры, являющиеся элементами НВЛ, содержат ферменты первичных и вторичных гранул нейтрофилов, обладающих бактерицидными свойствами. При формировании НВЛ размеры хроматиновых сетей могут в 10—15 раз превышать первоначальный размер нейтрофила, что позволяет повышать эффективность внеклеточных механизмов элиминации возбудителей [16, 22]. Это особенно актуально в тех случаях, когда патоген существенно больше нейтрофила, что делает фагоцитоз невозможным. Предполагается, что нейтрофилы оценивают размер патогена и далее избирательно реализуют ту или иную программу [23].
Экзогенными факторами, достоверно провоцирующими формирование НВЛ, являются PAMP (pathogen-associated molecular pattern) — сложные комплексы, не имеющие аналогов у человека, но встречающиеся у большинства микроорганизмов [24].
К формированию эндогенных факторов, способных запустить образование НВЛ, может приводить повреждение тканей или нарушение метаболизма в структурах макроорганизма. Эндогенные факторы могут лежать в основе асептического воспаления, приводящего к дальнейшей альтерации собственных тканей внеклеточными ловушками [24, 25]. К эндогенным провоспалительным активаторам, опосредованно провоцирующим НЕТоз, относят HMGB1 (high-mobility group protein B1), нейтрофильные антимикробные пептиды, кателицидин, дефензины, группу S100-протеинов, фактор HDGF (hepatoma-derived growth factor), HSPs (heat shock proteins), ураты, аннексины, высоко гликозилированные пептиды, галектин, тимозин, нуклеолин, продукты распада ДНК и РНК, а также структурные белки внеклеточного матрикса [25]. НЕТоз описан у многих представителей животного мира, насекомых, рыб и млекопитающих, а также у растений [26, 27].
В соответствии с современными представлениями существует два основных механизма образования внеклеточных ловушек. При первом типе образования НВЛ происходит разрушение плазматической мембраны нейтрофила с выходом деконденсированного хроматина ядерного происхождения с адгезированными на нем белками гранул во внеклеточное пространство [16, 28]. Этот процесс происходит с нарушением целостности ядерной мембраны, после чего в цитоплазму попадает деконденсированная ядерная ДНК, что приводит к изменению состояния элементов цитоскелета и высвобождению содержимого клетки во внеклеточное пространство. Такой механизм зависит от активации НАДФН-оксидазы и занимает 2—4 ч. При втором типе образования НВЛ источником ДНК являются митохондрии. Этот механизм не сопровождается гибелью нейтрофила, а его продолжительность составляет около 1 ч [29].
Недавно было показано, что при ХРС также образуются внеклеточные ловушки [30, 31]. В некоторых исследованиях процесс образования НВЛ в слизистой оболочке полости носа и околоносовых пазух наблюдался у 67% пациентов при ХРС без полипов и у 64% пациентов с полипозным ХРС, что существенно отличало таких больных от пациентов без ХРС [31]. Эти результаты разнятся с более ранними исследованиями, в которых не найдены образующие НВЛ нейтрофилы ни в одной из групп пациентов с ХРС, притом что в тканях обнаружено значительное количество эозинофильных внеклеточных ловушек [32]. У пациентов без ХРС эозинофильные внеклеточные ловушки в тканях не определены [32]. Причины этого различия на данный момент не изучены.
Показано, что распределение НЕТоза в тканях больных ХРС различается в зависимости от его вида. У пациентов с полипами НВЛ расположены преимущественно в области поврежденного эпителия и ассоциированы с бактериальной инвазией [31]. Возможно, НЕТоз при ХРС с полипами имеет связь с образованием биопленки и накоплением бактерий на границе поврежденного эпителия [33]. У пациентов с ХРС без полипов НВЛ обнаружены значительно глубже — в строме и под базальной мембраной, что может говорить о меньшей зависимости процесса от бактериальной флоры [33].
Количество внеклеточной ДНК в слизистой оболочке соответствует количеству формирующих НВЛ нейтрофилов, что может говорить о преобладании НЕТоза над апоптозом в хроническом очаге воспаления при ХРС [30]. У пациентов с ХРС без полипов нейтрофилы значительно в меньшей степени подвержены апоптозу как альтернативе образования внеклеточных ловушек. Количество нейтрофилов, выбравших путь апоптоза, напрямую коррелирует с наличием IL-17 у пациентов с ХРС с полипами, тогда как у пациентов с ХРС без полипов такая корреляция не выявлена [31].
Показано, что НВЛ снижают проницаемость эпителиального барьера в слизистой оболочке околоносовых пазух [30]. Этот эффект внеклеточных ловушек сохраняется даже на фоне влияния ряда провоспалительных цитокинов (ФНО-α, IL-17А, IL-4, IL-13) [30, 33]. Эндотелиальные клетки слизистой оболочки полости носа под влиянием НВЛ увеличивают экспрессию ICAM-1-рецепторов, что усиливает миграцию лейкоцитов. Этот эффект НВЛ, по сути, оказывает провоспалительное влияние на слизистую оболочку полости носа и околоносовых пазух и может усугублять течение патологического процесса [30].
В слизистой оболочке при ХРС встречается как низкое число гранулоцитов, так и преимущественно нейтрофильная, эозинофильная или нейтрофило-эозинофильная ассоциации, которые являются основой для формирования внеклеточных ловушек [31]. В связи с этим в слизистой оболочке могут встречаться как нейтрофильные, так и эозинофильные внеклеточные ловушки [31].
Преобладание тех или иных гранулоцитов, являющихся непосредственным источников внеклеточных ловушек, в значительной степени определяется наличием полипов, тех или иных интерлейкинов в области воспаления и микробной колонизацией слизистой оболочки. При полипозном риносинусите концентрация IL-5, IL-6, IL-8 и миелопероксидазы существенно выше по сравнению с уровнем этих цитокинов у пациентов без полипов [31].
На примере среднего отита показано, что НВЛ могут играть не последнюю роль в хронизации воспалительного процесса и при других заболеваниях уха, горла и носа [34]. Так, в ходе эксперимента доказано, что избыточный ответ на вирусную инфекцию, в том числе за счет антителозависимого НЕТоза, способен поддерживать рост патогенов (Streptococcus pneumoniae) [34]. Нарушение регулирования гомеостаза нейтрофильных ловушек может поддерживать течение воспаления при хроническом среднем отите, а также псориазе, системной красной волчанке, ревматоидном артрите, сахарном диабете, болезни Крона, неспецифическом язвенном колите [17, 35].
К сожалению, роль и частота формирования НВЛ у больных ХРС пока изучены недостаточно. Данных, которые подтверждали бы негативное влияние НВЛ на развитие хронических изменений в слизистой оболочке околоносовых пазух, на сегодняшний день крайне мало [36].
Роль патогенов в развитии хронического риносинусита
Существовавшие ранее представления об условной стерильности околоносовых пазух в отсутствие заболевания претерпели существенные изменения после начала использования метода полимеразной цепной реакции. В настоящее время имеются данные об устойчивой колонизации микроорганизмами слизистой оболочки синусов носа вне патологического процесса [37]. У здоровых пациентов на слизистой оболочке околоносовых пазух чаще всего встречаются представители родов Staphylococcus, Corynebacterium, Propionibacterium. Колонизация данного биотопа начинается в раннем детстве и достигает устойчивого состояния к 3 годам [37]. Представители нормального микробиома могут препятствовать развитию хронического воспалительного процесса. Имеются данные о том, что бактерии рода Propionibacterium вырабатывают ряд веществ, способных вызывать определенные антибактериальные и противогрибковые эффекты [38]. Таким образом, повсеместная колонизация эпителия представителями микромира далеко не всегда приводит к развитию воспалительного процесса с инфильтрацией слизистой оболочки гранулоцитами и образованием внеклеточных ловушек. Определенная продолжительность такой инфильтрации может свидетельствовать о прямом влиянии условно-патогенных микроорганизмов на развитие риносинусита, отражая взаимодействие инфекционных и иммунологических процессов. У пациентов с ХРС определяется увеличение уровня липополисахаридов, что свидетельствует о бактериальной инвазии дыхательных путей [39].
Бактериальные агенты в естественных условиях существуют преимущественно в форме биопленок, что также может влиять на характер локального воспалительного процесса [40—42]. Под бактериальными биопленками понимают сложные комплексы и организованные сообщества бактерий, расположенные на экзополимерном самопроизведенном матриксе [43]. В зависимости от превалирующих микроорганизмов во внеклеточном матриксе можно отдельно выделить грибковые и смешанные биопленки [42, 43].
Количество клеточной массы бактерий в составе биопленок варьируется от 5 до 35% [44], остальная масса представлена внеклеточным матриксом, имеющим сложный состав. Известно, что интенсивность НЕТоза и бактерицидный эффект НВЛ в значительной степени определяются представителями микробиома, формирующими основную массу биопленок [42]. Так, бактерии (например, Pseudomonas aeruginosa) используют НВЛ для образования внеклеточного матрикса биопленок, тогда как грибы (в том числе Candida albicans) способны подавлять НЕТоз [42]. НВЛ могут не только служить источником материала для бактериальных биопленок, но и ухудшать дренаж естественных полостей уха, горла и носа, опосредованно способствуя персистенции патогенов, что описано у детей при хроническом среднем отите [35].
Наиболее часто, по мнению ряда исследователей, ХРС этиологически ассоциирован с золотистым стафилококком (Staphylococcus aureus), различными стрептококками (Streptococcus saprophyticus), коринебактериями (Corynebacterium saprophyticus), гемофильной палочкой (Haemophilus influenzae), эпидермальным стафилококком (S. epidermidis), пропионобактериями (Propionibacterium acnes), кишечной палочкой (Escherichia coli), пептострептококками (Peptostreptococcus saprophyticus), клебсиеллами (Klebsiella saprophyticus), однако могут обнаруживаться и другие микроорганизмы [45]. По данным других источников, бактериальный пейзаж у пациентов при ХРС представлен преимущественно анаэробами или ассоциацией анаэробов и аэробов и его качественный состав в период ремиссии и при обострении существенно не изменяется [46].
Хорошо изучена роль S. aureus при ХРС и НЕТозе. Этот представитель условно-патогенных инфекционных агентов определяется на слизистой оболочке как у пациентов с воспалением, так и у здоровых лиц [47]. Данный микроорганизм в небольших концентрациях способен провоцировать синтез противовоспалительного IL-10, но высокие цифры его колониеобразующих единиц существенно угнетают синтез указанного выше интерлейкина, что также может способствовать развитию, рецидивированию и хронизации воспалительного процесса [48]. S. aureus не только использует НВЛ как материал для образования матрикса биопленок, но и способен провоцировать формирование эозинофильных внеклеточных ловушек в местах его скопления на поврежденном эпителии слизистой полости носа [42]. При этом S. epidermidis и P. aeruginosa не использовали НВЛ как ресурс для образования биопленок [32]. Это явление наблюдается у пациентов с полипозным ХРС 2-го типа и также ассоциировано с увеличением содержания IL-5 в воспаленных тканях [32]. Однако для других представителей условно-патогенных микроорганизмов связь с НЕТозом на сегодняшний день изучена недостаточно.
При первично бактериальном воспалении именно нейтрофилы первыми мигрируют в очаг воспаления, где принимают участие в секреции цитокинов, элиминации патогена и могут быть источником образования НВЛ [19]. Однако нейтрофильная инфильтрация не всегда связана с бактериями и может носить вторичный характер у пациентов с тяжелым течением ХРС 2-го типа, что проявляется прямой корреляцией между числом нейтрофилов, кристаллами Шарко—Лейдена и эозинофильными внеклеточными ловушками у пациентов с полипами [31].
Высокая частота контактов респираторных вирусов со слизистой оболочкой полости носа может также оказывать влияние на воспалительный процесс. Согласно результатам исследований, вирусы способны индуцировать НЕТоз [49], что может приводить к избыточному повреждению собственных тканей организма. Кроме того, некоторые вирусы (например, представители семейства Herpesvirus) способны кодировать ДНКазу, выработка которой способствует деградации НВЛ [50]. В литературе имеются данные как о высоком уровне вирусной нагрузки в слизистой оболочке полости носа при ХРС, так и об отсутствии существенных различий таковой при различных фенотипах ХРС и у здоровых пациентов [51, 52].
Лечение риносинусита
Основными лекарственными средствами, используемыми в Российской Федерации в соответствии с актуальными клиническими рекомендациями для лечения пациентов с хроническими воспалительными заболеваниями слизистой оболочки полости носа и околоносовых пазух, являются интраназальные глюкокортикостероиды (ИнГКС) [53], ирригационные мероприятия, а во время обострения, по показаниям, — системные антибактериальные препараты. При грибковых процессах в ряде случаев оправданно назначение противогрибковых препаратов [6]. Такая терапия направлена в первую очередь на купирование острого воспалительного процесса и нормализацию функционирования слизистой околоносовых пазух [6, 7]. В качестве дополнительного лечения при необходимости могут назначаться антиконгестанты, антигистаминные и антилейкотриеновые препараты (при сопутствующей аллергии), мукоактивные и иммунотропные лекарственные средства [15, 54, 55]. В последние годы все большее внимание уделяется вопросам целесообразности, эффективности и безопасности терапии, влияющей на иммунный компонент воспалительного процесса, в том числе на НЕТоз.
ХРС является пятой по частоте причиной назначения антибактериальной терапии во всех возрастных группах, однако этиотропное лечение не решает проблемы данной патологии [56]. Представляет интерес тот факт, что при ХРС длительный прием макролидов помимо основного антибактериального эффекта сопровождается иммуномодулирующим влиянием, а также усилением НЕТоза [6, 30]. Связь использования других антибактериальных препаратов с метаболизмом НВЛ не описана [30].
Известно, что ИнГКС в лечении больных ХРС при длительном применении эффективны и безопасны, оказывают положительное влияние на проявления заболевания и качество жизни, особенно при первичном ХРС 2-го типа [53, 56, 57]. При ХРС с полипами применение ИнГКС более эффективно, так как способствует уменьшению полипов и вероятности рецидива полипоза после функциональных эндоскопических эндоназальных вмешательств [13]. Использование глюкокортикостероидов (на примере дексаметазона) in vivo не влияет на количество НВЛ, однако имеются сведения о снижении количества НВЛ на фоне применения данного препарата в условиях in vitro [36, 57]. Дексаметазон может снижать апоптоз нейтрофилов при сохранении нейтрофильной инфильтрации и уровня НЕТоза в слизистой оболочке дыхательных путей, что продемонстрировано в эксперименте у лошадей с бронхиальной астмой в условиях in vivo [35].
В качестве одного из методов для купирования обострения ХРС, а также для дифференциальной диагностики может быть использована лечебно-диагностическая пункция верхнечелюстной и других пазух [7]. При неэффективности консервативного лечения в среднем у 13—20% больных ХРС проводится хирургическое лечение, направленное на санацию очага воспаления, с последующим восстановлением аэрации и дренированием пазухи [58]. Одним из аргументов в пользу хирургического лечения при ХРС могут быть индивидуальные особенности архитектоники полости носа и околоносовых структур у пациента, создающие предпосылки для поддержания хронического воспалительного процесса. В таких случаях консервативное лечение даже при положительном клиническом эффекте следует сочетать с хирургическим вмешательством, корректирующим измененные структуры, препятствующие аэрации и создающие частичную или полную блокаду выводных путей [6, 7, 59]. Такой подход может существенно снизить вероятность рецидива патологического процесса. Несмотря на то что хирургическая санация синусов позволяет существенно повлиять на клинические проявления заболевания, рецидив ХРС наблюдается в 31% случаев [60]. Частота послеоперационных осложнений варьирует от 1,2 до 15,3% с необходимостью в 7% случаев выполнения повторного хирургического вмешательства [58].
Все изложенное свидетельствует о недостаточной эффективности существующих методов лечения и о важности поиска новых способов борьбы с ХРС. Внеклеточные ловушки, которые являются существенным компонентом воспалительного процесса, могут оказаться важной мишенью при лечении ХРС.
Заключение
Научные работы, связанные с изучением роли внеклеточных ловушек при заболеваниях уха горла и носа, стали появляться лишь в последние несколько лет. Во всех исследованиях прослеживается отсутствие единого мнения относительно влияния внеклеточных ловушек на воспалительный процесс [30, 31, 61—63].
Высокая распространенность первичного ХРС и достаточно частые хирургические вмешательства даже в развитых странах говорят о несостоятельности современных терапевтических методов лечения. В полной мере это относится к хроническому риносинуситу не 2-го типа. Лечение пациентов с хроническим риносинуситом может быть усовершенствовано с помощью новых терапевтических подходов, учитывающих иммунологические факторы. Данные, полученные в ходе изучения внеклеточных ловушек, могут найти применение в клинической практике, поскольку нейтрофильные внеклеточные ловушки могут быть потенциальными мишенями для лечения хронического риносинусита.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.