Журнал «Здоровье ребенка» Том 12, №4, 2017

Атопічні хвороби, зокрема атопічний дерматит (АД), мають у своєму механізмі патогенезу асоціацію з багатьма факторами внутрішнього і навколишнього середовища, що взаємодіють між собою. До цього часу залишається відкритим питання, чи є бронхіальна астма (БА) та алергічні хвороби (АХ) частиною одного й того ж патологічного континууму — атопічного синдрому, що виникає в різних органах та системах, або є окремі нозологічні форми, що мають специфічну етіологію [40]. Так, C. Flohr та J. Mann (2014) вказують на клімат та умови проживання в помешканні, міський або сільський спосіб життя, дієтичний стереотип та моделі харчування, забруднення повітря аерополютантами, експозицію до мікробів, особливо на першому році життя, та соціоекономічний статус як фактори започаткування запалення шкіри при АД у дітей [18]. Та більшу проблему становить так званий атопічний марш (АМ) або атопічна хвороба — це трансформація АД в алергічний риніт (АР) або ринокон’юнктивіт (АРК) і БА. Гістологічно це означає розвиток шкірно-слизового синдрому у вигляді переходу процесу запалення зі шкіри на слизові оболонки верхніх і послідовно нижніх дихальних шляхів. О.Є. Абатуров вказує на те, що в розвитку хронічного запалення на слизовій оболонці бронхів при БА беруть участь понад 100 цитокінів, отже, це складний генетично детермінований процес [2]. Етіологічно першою формою АХ у дітей раннього віку є харчова алергія (ХА). Сам термін ХА потребує визначення для розуміння проблеми та диференціальної діагностики з харчовою непереносимістю та токсичними реакціями, спричиненими продуктами харчування. J. Turnbull та співавт. [58] дають таке визначення ХА: це несприятлива імуноопосередкована реакція, що виникає при вживані причинної їжі та зникає при її уникненні. ХА також може бути визначена як ускладнена імунна відповідь на харчовий протеїн. Імунопатогенез ХА є складним процесом, що може залучати множинні ланки імунної системи. Деякі фактори ризику пов’язані насамперед з їжею: перетравлення, шлях експозиції до харчових алергенів (гастроінтестинальний, або перкутанний, або респіраторний), їх доза та природа, час експозиції, показник всмоктування протеїнів із даного алергену тощо. Непрямі фактори ризику включають у себе генетичні (SNP генів, що беруть участь в алергічному запаленні), вік дитини, її індивідуальний та сімейний алергологічний анамнез (особливо атопічний анамнез), захворювання шлунково-кишкового тракту та дефекти імунної системи. Механізми розвитку ХА можуть бути розподілені на імуноглобулін-Е (IgE)-опосередковані, неопосередковані IgE та змішаного характеру. Механізм IgE-опосередкованої ХА потребує появи титру специфічних IgE до причинної їжі та відповідних симптомів, неопосередковані IgE проявляються імунологічно предомінуванням Т-клітинноопосередкованого процесу та гістологічно — еозинофільним запаленням оболонок гастроінтестинального тракту. Клінічні маніфестації IgE-опосередкованих реакцій включають генералізовану кропив’янку, тошноту, блювання, діарею, зниження артеріального тиску (гіпотензію) та анафілактичний шок. Визначають час початку алергічного запалення та ступінь відповіді на аліментарні алергени диференціювання Т-хелперів 2-го типу з їх наївних попередників. Дисрегуляторні зміни в роботі генетичного апарату (дисметилювання ДНК тощо) призводять до підвищеного формування CD4+-Т-клітин і асоціюється з розвитком ХА [33]. 

 

Сучасна дитяча алергологія та медична генетика стоять на початку шляху висвітлення асоціацій генетичних детермінант організму, способу життя та експозиції до причинних алергенів із розвитком АХ у дітей. В дослідженнях генетичних асоціацій атопії та ХА вже ідентифікували кількість генів, що відіграють важливу роль у каскадах алергічного запалення і, таким чином, становлять собою фактори ризику виникнення ХА в дітей. У декількох дослідженнях наводяться докази про комплексну взаємодію та регуляцію IgE-опосередкованої ХА факторами генотипу та навколишнього середовища [12]. 

Новітній погляд на механізми розвитку ХА в різних нозологічних формах — однонуклеотидні поліморфізми або SNP (single nucleotid polymorphysms) генів алергенспецифічної відповіді. Предикторна роль SNP у розвитку алергічного запалення шкіри при харчовій алергії та інших атопічних хвороб у дітей недооцінена і знаходиться на початковій стадії вивчення. SNP впливають на експресію фенотипу одного и того ж захворювання в різних пацієнтів [12]. Одним із патогенетичних механізмів цього можуть бути SNP генів, що кодують синтез рецепторів глюкокортикостероїдів у шкірі та на слизових оболонках очей і респіраторного тракту, цитокінів алергічного запалення в цих структурах — інтерлейкінів-4, -5, -13 (IL-4, IL-5, IL-13), а також білка дерми філагрину (FLG), тол-подібних рецепторів тощо.

 

Результати цільових аналізів, пангеномних досліджень асоціацій за допомогою імуночипів (genome-wide association studies — GWAS) і транс–криптомних й епігенетичних досліджень дають змогу розподілити гени, що залучені до АХ, на дві основні підгрупи — гени шкірного бар’єра та імунної відповіді. У більшості випадків АХ ці два головні шляхи перетинаються, формуючи вторинні каскади запалення, що клінічно проявляються, зокрема, АД, АР, АРК, БА [9]. Так, у GWAS було виявлено 19 типових локусів, пов’язаних із розвитком АД із достатнім рівнем значущості 

(P < 5 × 10^–8 [57]. 

GWAS є поточним методом вибору для ідентифікації комплексних захворювань, що забезпечують виявлення асоціацій із 500 000+ (> 5 % частоти) типових SNP [49]. У перших GWAS-дослідженнях виявили зону, відповідальну за SNP на хромосомі 11q13, розташовану на 38 kb, нижче C11orf30. Подальші дослідження встановили SNP rs6661961 у комплексі епідермальної диференціації на хромосомі 1q21. Інші GWAS-дослідження — черговий регіон, пов’язаний з атопічними хворобами — 5q22.1, що відповідальний за синтез трансмембранного протеїну 232 (TMEM232), абсолютного носія сімейства 25, частки 46 (SLC25A46) та тимічного стромального лімфопротеїну (TSLP), що посилює імунну відповідь, опосередковану Т-хелперами 2-го типу [49].

 

Системний погляд на АД у дітей визначає як фактор їх розвитку комбінацію поліморфізмів генів кластера диференціації лімфоцитів CD14, експозицію до мікробів та віку, коли сталася первинна експозиція [11]. Особливе значення в механізмах розвитку та клінічних проявах має FLG — білок епідермісу, що утворює захисний бар’єр, який перешкоджає втраті води та проникненню алергенів і мікроорганізмів [5]. FLG — це проміжний філамент-асоційований протеїн, що збирає проміжні волокна кератину в епідермісі ссавців. Він спочатку синтезується як поліпротеїновий прекурсор, профілагрин, що включає 324 множинні філагринові одиниці, та знаходиться в кератогіалінових гранулах, після чого протеолітично трансформується в індивідуальні функціональні молекули філагрину. 

Мутації в гені філагрину є найважливішим генетичним фактором розвитку АД, тобто всього атопічнного маршу [13, 14]. SNP гена FLG, що розташований у локусі 1q21, призводять до порушення продукції цього білка та сприяють розвитку АД та БА, а також до підвищеної схильності до АД із порушенням функції шкірного бар’єра [22]. Зокрема, у деяких дослідженнях показані дані щодо асоціації мутацій гена філагрину як філамент-агрегуючого фактора з розвитком АД [65]. Носії специфічних SNP гена FLG мають у 3 рази вищу ймовірність розвитку АД, ніж особи без носійства. Цей ефект є надзвичайно важливим для визначення біологічних змін при АД [14]. Так, I. Wang та ін. виявили, що SNP P478S гена FLG є фактором схильності до АД та гіперпродукції IgE [60]. У дослідженні L. Paternoster та ін. виявлено нові SNP (rs7927894; rs6010620) [46]. У цьому дослідженні був проведений метааналіз 5606 хворих на АД та 20 565 дітей контрольної групи з 16 когорт досліджуваної популяції, потім були вивчені 10 локусів, найбільш — у 5419 хворих на АД та в 19 833 хворих контрольних груп із 14 досліджень. Була відтворена асоціація SNP rs7927894, rs6010620 локусу філагрина з АД. Також у даному дослідженні були визначені 3 нові локуси ризику для АД (11q31.1, 19p13.2, 5q31). На додаток, був визначений новий пангеномний значущий сигнал у цитокіновому кластері на 5q31.1 унаслідок двох сигналів — одного з центром у RAD50/IL13 та другого на IL4/KIF3A [47].

Перше GWAS у дітей ірландської популяції виявило схильності носіїв SNP rs7927894 у локусі 11q13.5 до АД [42]. Припускають, що SNP rs7927894 виявляється маркером схильності дітей до АД та потребуватиме подальшого висвітлення через мапування цієї ділянки геному та аналізу функцій мутантних алелей. Дані інших досліджень показують статистично значущу асоціацію SNP rs7927894 на хромосомі 11q13.5 з АД, але не з іншими фенотипами АХ [63]. Таким чином, було зроблене припущення, що SNP rs7927894 селективно викликає розвиток АД. 

Дві нульові мутації (R501X та 2282del4) у гені філагрину, на думку S. Weidinger та співавт. [64], є найбільш суттєво пов’язаними з ризиком розвитку АД, при цьому численні дослідження вказали на їх роль у розвитку інших АХ, таких як АР/АРК, БА, передбачаючи генералізуючу роль цих SNP у АМ. Однак до цього часу триває дискусія про роль SNP філагрину в розвитку трансформації АД у АР/АРК та/або БА [65]. 

Але, незважаючи на велику роль SNP гена філагрину, його частка в спадковості АД не перевищує 10 % [13]. SNP гена FLG, що призводять до втрати функції, асоціюються з АД, викликаним сенсибілізацією до харчових та аероалергенів [70]. 

 

Виявлені в сучасних дослідженнях гени-кандидати вказують на роль епідермальних бар’єрних функцій, вроджений адаптивний імунітет, сигнальні механізми сімейства IL-1, шлях обміну вітаміну D3 та фактора росту нервів у патогенезі АД. Схожі спостереження надходять від GWAS, що вивчають інші АХ. Наприклад, SNP гена ORMDL3 (сфінголіпідний регулятор біосинтезу 3) мають найсильнішу асоціацію з дитячою БА [41]. Асоціації між SNP генів IL1RL1 та IL33 виявилися найбільш пов’язаними з атопічною БА на відміну від неатопічної БА. S. Weidinger та ін. [64] провели дослідження GWAS для визначення генетичної різниці між ендофенотипами АД: АД + БА та АД без БА. У дослідженні були генотиповані 1563 пацієнти з АД, що почався в дитячому віці, та 4054 пацієнти контрольної групи. Варіанти асоціацій були протестовані у двох когортах (2286 хворих дослідження та 3160 осіб контрольної групи), зареєстрованих у Європі. Результати показали, що FLG-локус 5q31 між локусами RAD50 та IL-13 та 11q13.5-локус були асоційовані з коморбідністю АД та БА. В іншому дослідженні із застосуванням більш строгих критеріїв АМ (початок АД до 3 років та початок БА до 16 років) порівняно з дослідженням I. Marenholz та ін. [32] провели метааналіз для знаходження генетичних маркерів АМ у хворих європейського походження. Це дослідження підтвердило результати роботи I. Weidinger та ін. [64], та до того ж були отримані 2 нові локуси (6p12.3/EFHC1 та 12q21.3/SLC6A15), пов’язані з розвитком АМ. Дуже важливим є те, що обидва дослідження вказують на сильний зв’язок генів ризику розвитку АД із виникненням БА як ступеня АМ, підтримуючи емпіричне спостереження: дитяча екзема (АД) є фактором схильності до розвитку БА (відношення шансів 4,33; 95% довірчий інтервал (ДІ) 3,72–5,01, p < 0,0001). Визначення причинного механізму з цією асоціацією може допомогти глибше зрозуміти механізми розвитку БА та персоналізувати діагностику, а отже, і лікування дітей з АХ.

 

Одне з центральних місць у фенотипі та клінічній картині АХ при АМ займають SNP генів рецепторів до інтерлейкінів та інших медіаторів запального процесу в клітині, зокрема сигнального каскаду ядерного фактора каппа-B (nuclear factor kappa B — NF-κB). Це гени-кандидати тол-подібних рецепторів (Toll-like receptors) та ген первинної відповіді мієлоїдної диференціації (myeloid differentiation primary response 88 gene — MyD88) — універсального сигнального адаптера для всіх TLR, окрім TLR3, що, діючи через систему інтерлейкін-1-рецептор-асоційованих кіназ (interleukin 1-receptor-associated kinases — IRAK), активують NF-κB. 

TLR використовують MyD88 та TRIF, що поєднані з IRAK4, IRAK1, IRAK2 (для MyD88) та TANK-зв’язуючою кіназою (TANK-binding kinase — TBK). MyD88 ссавців — це Toll/IL-1-receptor (TIR)-домен-вміщуючий адаптерний протеїн, що відіграє вирішальну роль у сигналюванні через TLR-шлях. Усі TLR, за винятком TLR3, можуть ініціювати низхідне сигналювання через MyD88. MyD88-медійовні сигнали в епітеліальних клітинах кишечника є вирішальними для підтримання кишкового гомеостазу та контролюють продукцію антимікробного лектину REG3G у тонкому кишечнику. Відсутність MyD88 полегшила перебіг атопічних хвороб (зниження трансепідермальної втрати води, товщини шкіри, прозапальних цитокінів), тоді як дефіцит TRIF погіршив перебіг атопічного захворювання.

У дослідженні E.B. Brandt та ін. [11] було виявлено, що проходження запального сигналу через MyD88 при дисфункції шкірного бар’єра, індукованого алергеном, через TLR4 та адаптерний протеїн з TIR-вміщуючим доменом, що призводить до індукування IFN-β (TRIF), справляє захисний ефект щодо запалення шкіри.

TLR-асоційований каскад є важливим у захисті організму-хазяїна та може бути вирішальним у розвитку атопії та БА, що підтверджується численними дослідженнями, які вказують на асоціації генів TLR-каскаду з фенотипами атопії. Однак тепер не досліджено, чи бере участь взаємодія «ген — ген» у цьому каскаді у розвитку атопії та БА [50]. Тому не дивно, що SNP цих генів впливають на розвиток АХ у дітей [66]. 

На сьогодні, за даними Національного центру біологічної інформації (National centre of biological information, США), більшість досліджень з функції TLRs сфокусувалися на TLR2, TLR4 та TLR9. Сумарно 17 із 909 SNP виявилися асоційованими з алергічним захворюваннями, із них 2 знаходяться на TLR1, 4 — на TLR2, 2 — на TLR4, 3 — на TLR6, 1 — на TLR7, 2 — на TLR8, 1 — на TLR9 та 2 — на TLR10. Хоча ефекторні молекули TLR3 та TLR5 були асоційовані з АР [31] та БА [30], жоден SNP цих TLR3 та TLR5 не був визначений як такий, що має асоціацію з АХ. У SNP (rs5743595, rs4833095) гена TLR1 визначена асоціація з атопічною БА. Перший SNP (rs5743595) розташований на інтронному регіоні TLR1, другий (rs4833095), місенс-мутація – на кодуючому регіоні TLR1. Три SNP (rs5743789, rs5743810 та rs2381289) гену TLR6 було показано як асоційовані з АР та атопічною БА. Два SNP (rs5743789 та rs2381289) розташовані в промотерному регіоні, а інший SNP rs5743810 — на кодуючому регіоні гена TLR6. Дослідження 1872 дітей віком від 9 до 11 років німецької популяції показало переважання мінорної алелі A SNP rs5743789 та T SNP rs5743810 на 18 та 40 % відповідно [25]. Один SNP rs179008 гена TLR7 та два SNP (rs5741883 і rs2407992) гена TLR8 були асоційовані з АР, атопією та АД [38].

M. Niebuhr та ін. [39] у своєму дослідженні показали, що продукція цитокінів моноцитами в пацієнтів з АД та носійством мінорної алелі на rs5743708 була значно вищою, ніж у носіїв дикого типу. P. Ahmad-Nejad та ін. [6] вивчали 78 пацієнтів з АД легкого та середнього ступеня тяжкості та визначили, що генотипи на rs5743708 були асоційовані зі ступенем тяжкості, що було підтверджено за шкалою SCORAD. Пацієнти з АД та носійством мутантної алелі показали вищий рівень індексу, ніж пацієнти без носійства (медіана 55,8 проти 4,8).

SNP rs5743798 та rs6531666 гена TLR6 спостерігались у дітей кавказької групи (датська популяція) з АД, у дітей контрольних груп, що свідчить про те, що вони можуть змінювати співвідношення 

Th₁/Th₂, викликаючи підвищений ризик виникнення АХ [34].

У дітей із генотипами CD14/–159CC, CD14/–159TT та TLR9/2848GA підвищена експозиція до кліщів домашнього пилу (КДП) була асоційована зі зниженим ризиком виникнення АР. Аналіз того, як експозиція до КДП впливає на частоту АХ у дітей, виявив значні асоціації з SNP генів CD14 та TLR4. У дітей, у яких експресувались генотипи CD14/–159CC та CD14/–1359GG, були визначені значні позитивні кореляції між концентрацією КДП та сенсибілізацією, тоді як носійство алелі TLR4/896 AG наділяло захисними властивостями [28]. У вітчизняних та закордонних дослідженнях було продемонстровано вірогідний зв’язок між SNP генів TLR2 та TLR4 і схильністю організму до підвищеного синтезу IgE та, як наслідок, більшою схильністю до розвитку АХ [4, 17]. Інші дослідження не продемонстрували такого зв’язку [19]. Тому, незважаючи на зростаючу роль вродженого імунітету в патогенезі та експресії TLR4 на кератиноцитах, інших вроджених та адаптивних імунних клітинах, що наявні в шкірі, повне розуміння ролі TLR4 у розвитку АД ще має бути досліджено [26].

Підсумовуючи наведені факти, можна зазначити, що сигналювання через каскади TLR4 та TRIF обмежує бар’єрну дисфункцію шкіри, шкірну алергічну сенсибілізацію та продукцію прозапальних цитокінів [11].

 

Важливу роль у розвитку атопії як імунно-клінічного феномена відіграють пренатальні фактори: спосіб життя та дієта вагітної жінки, експозиція до тютюнового диму та антибіотиків, наявність у батьків SNP за генами, що кодують синтез рецепторів та медіаторів алергічного запалення. Вагітність в імунологічному розумінні — це Th₂-медійований процес, що реалізується через посилення синтезу IL-4, IL-10, IL-13 та TGF-β, що знижує материнську Th₁-відповідь на фетоплацентарні антигени та є фактором забезпечення виношення вагітності [62]. Далі вплив на імунітет новонародженого переймають інтранатальні фактори: вагінальні пологи та вакцинація з перших днів життя, раннє прикладення до грудей, що, сприяючи швидкій колонізації кишечника новонародженої дитини, призводять до більш швидкого вирівнювання Th₂/Th₁-балансу. До того ж із позицій епігенетики де–які фактори оточуючого середовища, зокрема раціон дитини на першому, другому та третьому роках життя, матернальна алергія, впливають на експресію генів алергічного запалення та їх антагоністів, не змінюючи послідовність ДНК, тобто не викликаючи SNP.

За наявності SNP ступінь їх фенотипічної клінічної маніфестації залежить від способу життя дитини — якісного і кількісного складу раціону харчування, що впливає на шлунково-кишковий тракт та через нього активує ланцюг реакції алергічного запалення. Це так званий інтерактивний ефект оточуючого середовища [69], що також є дійсним фактором ризику або профілактики виникнення харчової алергії.

 

Існуючих уявлень про патогенез алергічного запалення в шкірі чи на слизових оболонках недостатньо для розуміння механізмів розвитку атопічного маршу. Для розуміння механізмів АМ у дитячого населення України потрібні дослідження перспективних генів та маркерів-кандидатів, що нещодавно відкриті в міжнародних GWAS та інших дослідженнях, у пацієнтів української педіатричної популяції. Це дозволить розвивати напрям персоналізації діагностики, лікування та профілактики АХ та АМ у дітей. 

 

Конфлікт інтересів. Автор заявляє про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.