Chest. 2006;130:982-988.

Различная ангиогенная активность при легочном саркоидозе и идиопатическом легочном фиброзе

Katerina M. Antoniou, MD, PhD; Argyris Tzouvelekis, MD; Michael G. Alexandrakis, MD, PhD; Katerina Sfiridaki, MD; Ioanna Tsiligianni, MD, PhD; George Rachiotis, MD, PhD; Nikolaos Tzanakis, MD, PhD; Demosthenes Bouros, MD, PhD, FCCP; Joseph Milic-Emili, MD, PhD and Nikolaos M. Siafakas, MD, PhD, FCCP
From the Departments of Thoracic Medicine and Hematology, University of Crete, Heraklion, Greece; Department of Pneumonology, Democritus University of Thrace, Alexandroupolis, Greece; Department of Hematology, Venizeleion General Hospital, Heraklion, Greece; Department of Experimental Physiology, University of Athens, Greece; and Department of Pneumonology, McGill University, Montreal, QC, Canada.

Реферат

Введение: недавние исследования показали, что несколько хемокинов, участвующие в процессе ангиогенеза, участвуют в патогенезе идиопатического легочного фиброза (IPF) и саркоидоза. Мы предположили, что различия между идиопатическим легочным фиброзом и саркоидозом могут быть связаны с различными ангиогенными и ангиостатическими профилями. Эта гипотеза была исследована с помощью оценки уровня трех ангиогеннных хемокинов (GRO-alpha, ENA-78 и IL-8) и трех ангистатических хемокинов (MIG, IP-10 и ITAC) в сыворотке и ЖБАЛ. Методы: мы проспективно исследовали 20 пациентов с саркоидозом (средний возраст 46 лет; диапазон от 25 до 65 лет), 20 пациентов с IPF (средний возраст 68 лет; диапазон от 40 до 75 лет) и 10 здоровых индивидуумов в группе контоля (средний возраст 39 лет; диапазон от 26 до 60 лет). Результаты: уровни GRO-alpha в сыворотке и ЖБАЛ пациентов с IPF были значительно увеличены по сравнению с группой контроля (799 pg/mL против 294 pg/mL [p = 0.022] и 1,827 pg/mL против 94 pg/mL [p < 0.001], соответственно) и пациентами с саркоидозом (799 pg/mL против 44 pg/mL [p < 0.001] и 1,827 pg/mL против 214 pg/mL [p < 0.001], соответственно). Кроме того, уровни ENA-78 и IL-8 в ЖБАЛ у пациентов с IPF были значительно выше по сравнению с пациентами с саркоидозом (191 pg/mL против 30 pg/mL [p < 0.001] и 640 pg/mL против 94 pg/mL [p = 0.03], соответственно). Серологические уровни MIG у пациентов с IPF были значительно выше по сравнению с пациентами с саркоидозом и группой контроля. Однако, уровни MIG и IP-10 в ЖБАЛ (1,136 pg/mL против 66 pg/mL [p < 0.001] и 112 pg/mL против 56 pg/mL [p = 0.037], соответственно) были значительно выше у пациентов с саркоидозом по сравнению с пациентами с IPF. Заключение: наши данные предполагают различный ангиогенный профиль у пациентов с IPF и саркоидозом, указывая на потенциально различную роль CXC хемокинов в местном иммунологическом ответе при IPF и легочном саркоидозе.

Введение

Интерстициальные болезни легкого - гетерогенная группа диффузных паренхиматозных болезней легкого, включающая саркоидоз и идиопатический легочный фиброз (IPF). IPF характеризуется повреждением и ремоделированием ткани, ведущим к серьезному нарушению легочной архитектуры (1). Саркоидоз является мультисистемной воспалительной болезнью неизвестной этиологии, которая характеризуется формирорванием неказеозных эпителиоидноклеточных гранулем и накоплением CD4+ T-клеток и макрофагов на участках воспаления (2). Некоторые цитокины и хемокины, в том числе участвующие в процессе ангиогенеза, участвуют в патогенезе обоих болезней.

Ангиогенез, определяемый как процесс роста новых сосудов, может вносить вклад в пролиферацию фибробластов и накопление внеклеточного матрикса, наблюдаемое при IPF и в поздних стадиях саркоидоза. Образование новых сосудов при фибропролиферативных болезнях регулируется балансом между ангиогенными и ангиостатическими факторами. Молекулы, которые усиливают ангиогенез, включают хемокины, члены семейства CXC, GRO-alpha, ENA-78 и IL-8 (3) которые содержат трех-аминокислотый мотив ELR (глутаминовая кислота-лейцин-агринин). Другие члены этого уникального семейства хемокинов, которые не содержат, ангиогенный ELR мотив, ведут себя как мощные ингибиторы ангиогенеза. Это MIG /CXCL-9, IP-10/CXCL-10 и ITAC /CXCL-11 (3). Некоторые исследования связали аберрантное ремоделирование сосудов с этиопатогенезом легочного фиброза (4-8).

Первые наблюдения, указывающие на ангиогенную активность как на важный аспект прогрессирующего фиброза, были первоначально сделаны Turner-Warwick (4) в 1963 г. В прошлом десятилетии, несколько исследований (9-15) предположили потенциальную роль ангиогенеза в этиопатогенезе IPF. Иммунологические исследования саркоидоза, однако, показали, что в иммунопатогенезе саркоидоза, в терминах Th1/Th2 парадигмы, скорее участвует преобладание Th1 ответа (16,17). В последние годы была обнаружена новая роль Th1 медиаторов с плейотропными свойствами, включая CXC хемокины, которые не имеют ELR мотива (ELR-). Однако, лишь немногие исследования (18-22) связали иммунопатотгенез саркоидоза с членами ангиостатической группы CXC хемокинов.

Хотя IPF и саркоидоз являются членами одной и той же группы болезней, они имеют значительные различия в терминах иммунопатогенеза, клинического курса, прогноза и ответа на лечение стероидами. На основании гипотезы, что эти различия могут быть связаны с различным ангиогенным и ангиостатическим профилем и что экспрессия ангиогенных цитокинов связана с развитием легочного фиброза, мы оценили уровни трех ангиогенных (GRO-alpha, ENA-78 и IL-8) и трех ангиостатических (MIG, IP-10 и ITAC) хемокинов в сыворотке и ЖБАЛ пациентов с IPF и легочным саркоидозом. Результаты нашего исследования поддерживают вышеупомянутую гипотезу.

Пациенты

В исследовании были зарегистрированы 29 пациентов с саркоидозом из саркоидной клиники University Hospital of Heraklion (8 мужчин и 12 женщин; средний возраст 46 лет; диапазон, от 25 до 65 лет). 18 пацинтов не курили. Диагноз был установлен на основании критериев ATS/ERS/WASOG (2). У всех пациентов была проведена трансбронхиальная биопсия или открытая биопсия легкого с обнаружением неказеозных эпителиоидноклеточных гранулем. 8 пациентов имели стадию I (только лимфаденопатия), 7 пациентов имели стадию II (лимфаденопатия и паренхиматозные помутнения) и 5 пациентов имели стадию III болезни (только паренхиматозные помутнения).

В исследование были включены 20 пациентов с недавно диагностированным IPF (14 мужчин и 6 женщин; 16 пациентов курили в прошлом и 4 не курили; средний возраст 68 лет; диапазон от 40 до 75 лет). Диагноз IPF был основан на критериях ATS/ERS (1) и был подтвержден гистологически. Биопсия легкого была проведена с помощью видеоторакоскопии.

Группа контроля включала 10 здоровых индивидуумов (5 мужчин и 5 женщин; средний возраст 39 лет; диапазон от 26 до 60 лет). Из исследования были исключены все пациенты с острой респираторной инфекцией в течение 6 недель до начала исследования. Комитет по этике одобрил протокол исследования и все участники дали информированное согласие на участие в исследовании.

Результаты

Уровни GRO-alpha в сыворотке и ЖБАЛ пациентов с IPF были значительно увеличены по сравнению с группой контроля (799 pg/mL против 294 pg/mL [p = 0.022] и 1,827 pg/mL против 94 pg/mL [p < 0.001], соответственно) и пациентами с саркоидозом (799 pg/mL против 44 pg/mL [p < 0.001] и 1,827 pg/mL против 214 pg/mL [p < 0.001], соответственно). Кроме того, уровни ENA-78 в ЖБАЛ у пациентов с IPF были значительно выше по сравнению с группой контроля и пациентами с саркоидозом (191 pg/mL против 30 pg/mL [p < 0.001] и 191 pg/mL против 41 pg/mL [p < 0.001], соответственно), принимая во внимание, что никаких существенных различий не было найдено между пациентами с саркоидозом и группой контроля (277 pg/mL против 460 pg/mL и 41 pg/mL против 30 pg/mL). Уровни IL-8 в ЖБАЛ были значительно выше у пациентов с IPF, чем у пациентов с саркоидозом (640 pg/mL против 93.5 pg/mL, p = 0.03), принимая во внимание, что существенных различий между уровнями IL-8 в сыворотке и ЖБАЛ у пациентов с IPF и группой контроля не было. Уровни ангиостатического медтиатора MIG в сыворотке у пациентов с IPF были значительно выше по сравнению с пациентами с саркоидозом и группой контроля (261 pg/mL против 55 pg/mL [p = 0.013] и 261 pg/mL против 58 pg/mL [p = 0.043], соответственно). Однако, уровни MIG в ЖБАЛ были увеличены у пациентов с саркоидозом по сравнению с группой контроля и пациентами с IPF (1,136 pg/mL против 236 pg/mL [p = 0.017] и 1,136 pg/mL против 66 pg/mL [p < 0.001], соответственно). Уровни IP-10 в сыворотке и ЖБАЛ у пациентов с саркоидозом были значительно увеличены по сравнению с пациентами с IPF (163 pg/mL против 97 pg/mL [p = 0.002] и 112 pg/mL против 56 pg/mL [p = 0.037], соответственно), принимая во внимание, что по сравнению с группой контроля уровни IP-10 в сыворотке и Существенных различий по уровню ITAC между пациентами с IPF и пациентами с саркоидозом в сыворотке (104 pg/mL против 117 pg/mL) и ЖБАЛ (43 pg/mL против 54 pg/mL) не было. Однако, уровни ITAC в ЖБАЛ в обеих группах пациентов были значительно уменьшены по сравнению с группой контроля (43 pg/mL против 126 pg/mL [p = 0.015] и 54 pg/mL против 126 pg/mL [p = 0.02]).

Обсуждение

По нашим данным, это первое исследование местной и системной экспрессии CXC хемокинов (GRO-alpha, ENA-78, IL-8, MIG, IP-10 и ITAC) у пациентов с IPF и легочным саркоидозом без легочного фиброза. Нашей главной находкой было присутствие различного местного и системного профиля ангиогенных CXC хемокинов у пациентов с IPF по сравнению с пациентами с саркоидозом. В частности, уровни ангиогенных CXC хемокинов в ЖБАЛ (GRO-alpha и ENA-78) и в сыворотке (GRO-alpha), были значительно увеличены у пациентов с IPF по сравнению с пациентами с саркоидозом. Кроме того, уровни ангиостатических медиаторов в ЖБАЛ (MIG и IP-10) того же самого семейства, были значительно уменьшены у пациентов с IPF, по сравнению с пациентами с саркоидозом.

Баланс ангиогенных и ангиостатических факторов регулирует ангиогенез (19). Keane с коллегами продемонстрировали увеличение ангиогенной активности в легкогом при IPF и экспериментальном фиброзе (5, 6) и описали баланс ангиогенных (IL-8, ENA-78) и ангиостатических факторов (IP-10), который регулирует ангиогенез (5,6,7). Более ранние исследования продемонстрировали, что увеличенное производство IL-8 иммунными клетками ЖБАЛ является характерным для пациентов с IPF и саркоидозом, которые имеют прогрессирующую (25) или хроническую болезнь (26). Также было показано, что интенсивность нейтрофильного альвеолита при IPF отражается увеличенными серологическими уровнями IL-8, предполагая, что серологическая оценка IL-8 может быть полезным параметром для контроля пациентов с IPF (27). Кроме того, та же самая группа показала (28), что увеличенный процент нейтрофилов в ЖБАЛ у пациентов с недавно диагностированным легочным саркоидозом был связан с прогрессирующей болезнью и необходимостью в лечении. Также сообщалось о корреляции увеличенных плазменных уровней ангиогенных медиаторов с клиническими параметрами серьезности болезни в гетерогенной группе пациентов с идиопатической интерстициальной пневмонией (29). Кроме того, недавно был описан различный профиль CXC хемокинов у пациентов с IPF и неспецифической интерстициальной пневмонией (30).

Наша группа обнаружила различный местный и системный профиль ангиогенных медиаторов у пациентов с IPF и с саркоидозом, что соответствует ранее полученным результатам. Недавно полученные данные об участии ангиогенеза в развитии фиброза при интерстициальных болезнях легкого, выдвигают на первый план обнаружение атравматичных биомаркеров, позволяющих идентифицировать пациентов, у которых вероятно разовьется прогрессирующая болезнь и потребуется альтернативная терапия, прежде чем традиционная противовоспалительная терапия потерпит неудачу (31).

Несмотря на эти данные, предполагающие роль хемокинов в патогенезе фиброза посредством нарушения регулирования ангиогенеза, есть определенные сомнения, что ремоделирование сосудов и ангиогенез играют основную роль при IPF. Фактически, несколько сообщений подвергли сомнению роль ангиогенеза при IPF: плотность сосудов была уменьшена в областях фиброза при IPF (8,9,10) и в фибробластических очагах (11), играющих основную роль в фиброзе и связанных с прогрессом болезни, наблюдается почти полное отсутствие капилляров (10,12,13,14). Сообщалось об уменьшенных уровнях сосудистого эндотелиального фактора роста в ЖБАЛ (13) и об увеличенных уровнях мощных ангиостатических факторов в гомогенатах биопсийной ткани при IPF (15). Кроме того, образование новых сосудов происходит в фибромиксодных повреждениях при пневмонии, которая обычно не прогрессирует к необратимому фиброзу (15).

Концепция несоизмеримой активности CXC хемокинов в контексте Th1 иммунных болезней, таких как саркоидоз, была впервые предложена Agostini с коллегами (20), которые обнаружили увеличенную экспрессию IP-10 в саркоидных тканях и связь уровней IP-10 в ЖБАЛ со степенью Т-клеточного альвеолита, предполагая его важную роль в регулировании миграции T-клеток к участкам саркоидного воспаления. Кроме того, Miotto с коллегами (21), описали специфическое для Th1 ответа увеличение уровней IP-10 в ЖБАЛ, что также указывает на участие ангиостатических CXC хемокинов в в каскаде воспалительных реакций при саркоидозе. Недавно, Katoh с коллегами (22) сообщили об увеличении концентрации IP-10 и MIG в ЖБАЛ у пациентов с саркоидозом и хронической эозинофильной пневмонией. Наша группа недавно описала изменение местного Th1 ответа при саркоидозе (32), выраженное увеличением уровней двух Th1 цитокинов: IL-12 и IL-18 (33).

Все эти данные указывают, что хотя IPF и саркоидоз являются членами одной группы болезней, они имеют различный местный и системный ангиогенный и/или ангиостатический профиль. Последнее наблюдение может объяснять, почему эти две болезни имеют существенные различия в терминах иммунопатотгенеза, клинического курса, прогноза и ответа на лечение. Кроме того, наши результаты связывают ангиогенез с Th2 иммунным ответом и ангниостаз с Th1 иммунным ответом, предполагая, что неоваскуляризация активно участвует в фиброгенезе и связана с плохим прогнозом (3). Последнее утверждение может объяснять плохой клинический прогноз у пациентов с саркоидозом с легочным фиброзом. Поэтому, можно предположить, что абберация ангиогенеза ответственна за переключение иммунного ответа с Th1 к Th2 у этих пациентов. Необходимы дальнейшие исследования в подгруппах пациентов с саркоидозом с и без легочного фиброза, чтобы объяснить роль ангиогенеза при саркоидозе. Хотя это исследование имело множество ограничений, включая несоответствия уровней ангиогенных и ангиостатических хемокинов в сыворотке и ЖБАЛ в обоих группах, отсутствие связи с клиническими и радиологическими маркерами серьезности болезни, наши результаты впервые демонстрируют различный ангиогенный профиль у пациентов с IPF и саркоидозом, указывая на важную роль ангиогенеза в Th1/Th2 парадигме.