Ремоделирование воздухоносных путей при астме лошадей. Обзор

Ольга Романова, к. в. н., доцент, интерн ДГТУ, Санкт-Петербург*
Мария Литвинова, аспирант кафедры эпизоотологии, паразитологии и ветеринарно-санитарной экспертизы Нижегородского государственного агротехнологического университета им. Л. Я. Флорентьева, Нижний Новгород**

Ключевые слова: астма лошадей, ремоделирование, фиброз, цитокины.

Сокращения: БАЛЖ — бронхо-альвеолярная лаважная жидкость, ВП — воздухоносные пути, ГМК — гладко-мышечные клетки, ЭМТ — эпителиально-мезенхимальная трансформация.

Введение

Астма лошадей — гетерогенное заболевание воздухоносных путей, характеризующееся гиперчувствительностью бронхов, гиперсекрецией бронхиальной слизи, непереносимостью физических нагрузок, периодическим кашлем и эпизодами бронхоспазма.

Астма лошадей (EAS) по сути представляет собой синдром, внутри которого определяются различные макро- и микрофенотипы, эндотипы, отдельные нозологические единицы [1; 3]. Гетерогенность синдрома астмы лошадей обусловливается индивидуальными особенностями, генетической предрасположенностью, различными повреждающими факторами среды обитания лошади и другими причинами. Существующие на сегодняшний день методы диагностики EAS не могут считаться достаточными для широкого применения в клинической практике [2]. К тому же заболевание относится к терапевтически контролируемым — полного излечения лошадей с установленным диагнозом «астма» не происходит ни при каких условиях [2; 3; 5]. Причём внутри указанного синдрома клинические проявления в зависимости от средовых факторов и выбранной терапии могут существенно различаться. Возможно, эти обстоятельства являются причиной сложностей при изучении патогенеза и контроля астмы лошадей. Предложенная в 2016 году классификация астмы лошадей на тяжёлую (severe EAS), умеренную (мoderate EAS), лёгкую (mild EAS) и их подтип (SPA EAS) практически не увеличила число экспериментальных работ по отдельным макрофенотипам. Исследователи часто терминологически конкурентно указывают фенотипы астмы как стадии развития синдрома, что с точки зрения патогенеза заболевания снижает ценность результатов и выводов. В одном мнения ветеринарных экспертов схожи: нарушение баланса провоспалительных и противовоспалительных факторов в воздухоносных путях лошадей-астматиков является основой хронического воспаления. Это касается не только цитологического пейзажа и цитокинового профиля, но и средовых экзогенных факторов, собственной микрофлоры и сверхэкспрессии генов индивидуально для каждой особи. Каждый из этих участников вносит определённый вклад в эволюцию и манифестацию признаков астмы. Однако если ранее изучение индукторов нейтрофильного воспаления было погружено в этиологию и патогенез EAS, то сегодня фокус внимания сместился в сторону их участия в процессах ремоделирования тканей воздухоносных путей лошади.

Ремоделирование дыхательных путей при астме лошадей. Классификация

Ремоделирование — это высокоорганизованный динамичный процесс, характеризующийся дисбалансом физиологических и патологических механизмов. Различают, таким образом, ремоделирование:

1. физиологическое (реконструкция);
2. патологическое.

Физиологическое ремоделирование воздухоносных путей и других тканей возможно при сохранении естественных механизмов репарации тканей в условиях саногенеза после острого повреждения респираторного эпителия. Все остальные варианты ремоделирования — образование гранулём, секвестрация, локальное рубцевание и даже ателектаз, консолидация лёгкого — относятся к патологической модели.

В свою очередь, патологическое ремоделирование может быть:

1. ограниченно-тканевым;
2. очаговым (гранулёмы, секвестры, абсцессы);
3. диффузным (с вовлечением всех структур органа).

Именно степень, площадь и расположение вовлечённых в процесс ремоделирования тканей воздухоносных путей обусловливает тяжесть течения астмы у лошадей. В частности, ограниченно-тканевое повреждение магистральных и терминальных бронхов в случае продолжительного дыхательного усилия через некоторое время приводит к ожидаемому дефекту альвеолярного эпителия и наоборот. Коллапс трахеи, как пример ограниченной реконструкции на небольшой площади, изменяет инспирацию воздуха в нижние респираторные пути, вызывая кратковременные эпизоды гипоксии, что приводит к активации процессов ремоделирования дистальных участков. Если мы говорим о таких разновидностях, как гранулёма или эндобронхиальный абсцесс, то изменения касаются преимущественно ограниченной области лёгких. Такие повреждения считаются адаптивными, защитными и связаны с активацией Т-клеточного механизма привлечения фибробластов. Обычно эти повреждения занимают ограниченную площадь, формируют клеточную гранулёму или капсулу вокруг инородного тела, паразита, личинки, гноя. При этом могут не оказывать влияния на функцию лёгких, если имеют небольшой размер и расположены вне основных воздухоносных магистралей. Диффузное ремоделирование — исключительно иммуноопосредованный процесс. Хроническое длительно протекающее воспаление становится причиной морфологических изменений базальной мембраны с нарушением микроциркуляции и развитием склероза стенки бронхов. Значительную роль в процессах ремоделирования играют цитокины, высвобождающиеся из Т-хелперов 2-го типа. Согласно новой парадигме, ремоделирование — это не просто «рубец» после воспаления, но активный, запрограммированный ответ дыхательных путей на повреждение, направленный на усиление их структуры под воздействием хронической угрозы. Эта программа может иметь врождённый характер и реализуется через клетки-предшественники, резидентные стволовые клетки и фибробласты, заложенные в тканях.

В случае астмы лошадей ремоделирование не может считаться линейным и хорошо прогнозируемым процессом. Уже многие авторы сообщают о том, что начальная скорость ремоделирования ВП при умеренной, лёгкой и тяжёлой астме различается. При астме тяжёлого течения (ранее RAO) этот процесс менее выражен. Об этом говорит в том числе факт, например, большей продолжительности жизни лошадей с возвратной обструкцией и возможность нести физические нагрузки при качественном управлении триггерной нагрузкой [3; 5].

По преимущественному изменению строения и функциональной активности тканей воздухоносных путей различают ремоделирование:

1. структурное (гиперплазия, гипертрофия);
2. функциональное (нарушение секреторно-сократительной способности);
3. структурно-функциональное.

Пожалуй, сложно представить функциональные нарушения без структурных изменений, однако, как мы увидим далее, уже на ранних стадиях они могут быть выражены без антигенной или аллергенной стимуляции. Свою роль в этих процессах могут играть генетические и эпигенетические факторы, эволюционно связанные с начальными этапами фиброгенеза. Основные компоненты ремоделирования дыхательных путей при синдроме астмы лошадей представлены ниже.

1. Субэпителиальный фиброз. Наиболее характерный и ранний признак. Проявляется аккумуляцией коллагенов I, III и V типов, фибронектина и протеогликанов в lamina reticularis под базальной мембраной эпителия. Её толщина может увеличиваться в 2-5 раз по сравнению с толщиной мембраны здоровых животных, что напрямую коррелирует с тяжестью заболевания [1; 5].

2. Изменения эпителия и слизистых желез. Хроническое повреждение ведёт к метаплазии бокаловидных клеток и гиперсекреции слизи. Гипертрофия и гиперплазия слизистых желез способствуют обструкции просвета вязкой мокротой [1; 2; 12 ].

3. Гипертрофия и гиперплазия гладкой мускулатуры бронхов (ГМКБ). Утолщение мышечного слоя за счёт увеличения как размера, так и количества миоцитов. Этот процесс наиболее выражен в крупных дыхательных путях и является главным анатомическим субстратом бронхиальной гиперреактивности [1; 12].

4. Неоангиогенез. Увеличение плотности микрососудов в подслизистом слое, опосредованное действием VEGF и других факторов роста cпособствует усилению воспалительного отёка и миграции клеток [4; 12].

5. Потеря эластичности альвеол и фиброз перибронхиальных пространств. В далеко зашедших случаях фиброзный процесс распространяется за пределы бронхов, затрагивая паренхиму лёгких, что приводит к развитию эмфиземоподобных изменений [1; 2; 3; 5].

Механизмы ремоделирования дыхательных путей, которые будут рассмотрены ниже, включают в себя:

1. врождённые;
2. приобретённые.

Этиология указанного процесса практически безгранична, но все факторы могут быть разделены на несколько групп:

1. Иммуномодулирующие:
2. инфекционные;
3. аллергические;
4. аутологичные (клеточные и гуморальные).
5. Повреждающие (неиммунные):
6. прямые (экстравазальные);
7. сосудистые или интравазальные (структурные и функциональные).

Врождённые причины ремоделирования

Концепция врождённых (или изначальных) механизмов развития ремоделирования смещает фокус с представления о фиброзе как о простом последствии длительного воспаления на понимание того, что склонность к структурным изменениям может быть заложена и активирована очень рано, возможно, с самого начала заболевания или даже до его клинического проявления. Современные данные указывают на наличие врождённых, генетически и эпигенетически детерминированных программ, которые запускают процессы фиброза и гипертрофии тканей параллельно или даже опережая классическое Th2-воспаление. Так, в медицинских и некоторых ветеринарных исследованиях рассматривается ключевая роль эпителиально-мезенхимальной трофической единицы (ЭМТЕ), где повреждённый эпителий выступает не пассивной жертвой, а активным водителем ремоделирования через продукцию профибротических медиаторов.

Сегодня уже известны некоторые предпосылки этих механизмов у лошадей. Например:

• Генетическая предрасположенность. В отсутствие чёткой породной предрасположенности к гиперреактивности бронхов к конюшенным аллергенам существует повышенная частота встречаемости синдрома астмы лошадей у некоторых линий или семейств заводского разведения [2; 3].
• Внутриутробное и раннее постнатальное программирование. Воздействие аллергенов или эндотоксинов на кобылу во время беременности может через эпигенетические механизмы (метилирование ДНК, модификация гистонов) настроить иммунную систему и мезенхимальные клетки жеребёнка на склонность к гиперпролиферации и фиброзу в ответ на триггеры в будущем [12].

За счёт каких механизмов и структур может быть реализована эволюция врождённого ремоделирования? На этот и другие вопросы есть ряд ответов и предположений, опубликованный в некоторых исследовательских работах, как медицинских, так и ветеринарных специалистов [10; 11; 12]. Возможно, они требуют тщательной проверки временем, но уже представляют научно-практическую ценность. В частности:

1. Эпителиально-мезенхимальная трофическая единица (ЭМТЕ) или эпителиально-мезенхимальная трансформация (ЭМТ) как локальная система коммуникации между эпителиальными и субэпителиальными мезенхимальными клетками (фибробласты, миофибробласты, ГМК) [11]. Считают, что нарушения в этой системе могут проявляться как на начальных этапах заболевания, так и могут быть результатом раннего постнатального программирования.
   1.1. Активация «аларминов»: при первом же контакте с аллергеном или раздражителем врождённые иммунные рецепторы эпителия (TLR, протеаз-активированные рецепторы — PAR) запускают выброс эпителиальных цитокинов-аларминов: TSLP (тимический стромальный лимфопоэтин), IL-25, IL-33.
   1.2. Прямой профибротический сигнал: TSLP и IL-33 действуют напрямую на субэпителиальные фибробласты и миофибробласты, стимулируя их пролиферацию и выработку коллагена, минуя классическое воспаление. Это доказано в моделях и БАЛЖ лошадей с синдромом астмы.
   1.3. Ранняя продукция TGF-β1: повреждённый эпителий сам становится мощным источником трансформирующего фактора роста-бета 1 (TGF-β1) — главного дирижёра фиброза. Его выброс может происходить уже на начальных стадиях заболевания.
2. Врождённые лимфоидные клетки 2-го типа (ILC2).
   Эти клетки не требуют представления антигена и являются частью врождённого иммунитета. Они экспрессируют рецепторы к IL-25, IL-33 и TSLP. При активации эпителиальными аларминами ILC2 мгновенно продуцируют огромные количества IL-5 и IL-13, создавая Th2-подобное микроокружение без участия адаптивных T-лимфоцитов. IL-13 — мощный стимулятор фибробластов и фактор гиперсекреции слизи. У лошадей с астмой хорошо изучен этот механизм [2; 12].
3. Резидентные мезенхимальные клетки-предшественники.
   В стенке бронхов существует пул резидентных клеток (перициты, фибробластные предшественники), которые генетически предрасположены к быстрой активации и дифференцировке в миофибробласты под действием даже слабых сигналов (минимальное повреждение эпителия, лёгкая гипоксия). Это создаёт почву для ускоренного фиброзирования.
4. Дисфункция (дефект) врождённых защитных барьеров.
   Нарушение целостности эпителиального барьера: у предрасположенных лошадей могут быть генетически ослаблены межклеточные контакты (десмосомы, плотные контакты). Это облегчает проникновение аллергенов и их прямой контакт с мезенхимой, запуская процессы ремоделирования.
   Или, например, дефект врождённой противомикробной защиты: снижение экспрессии антимикробных пептидов (дефензинов) эпителием приводит к изменению микробиоты дыхательных путей (дисбиозу), что само по себе является хроническим стимулом для активации фибробластов через TLR.

Приобретённые механизмы ремоделирования

Если врождённые механизмы создают готовность к ремоделированию, то приобретённые механизмы являются непосредственными исполнителями этого процесса при астме лошадей. Они формируются в результате длительного, повторяющегося воздействия экологических триггеров (аллергенов, эндотоксинов) и представляют собой развёрнутый адаптивный иммунный ответ и хроническое воспаление, которые через сложную сеть цитокинов, медиаторов и клеточных взаимодействий приводят к прогрессирующему фиброзу, гипертрофии и дисфункции дыхательных путей [3; 7; 11].

1. Ведущая роль хронического аллергического воспаления (Th2-опосредованного, но не исключительно).

В частности, длительная и рецидивирующая активация адаптивной иммунной системы — главный двигатель приобретённого ремоделирования. Наиболее изученной и, пожалуй, стереотипной является роль доминирования Th2-ответа: активация аллерген-специфических CD4+ T-лимфоцитов хелперного типа 2 с последующей выработкой ключевых цитокинов:

• IL-4: стимулирует превращение наивных T-клеток в Th2, индуцирует выработку IgE плазматическими клетками (сенсибилизация), способствует дифференцировке в M2-макрофаги (профибротический фенотип).
• IL-5: главный регулятор эозинофилопоэза, хемотаксиса и активации эозинофилов в дыхательных путях. Эозинофилы выделяют токсичные белки (катионный белок, пероксидазу), TGF-β и другие факторы роста, напрямую повреждающие эпителий и стимулирующие фибробласты.
• IL-13: ключевой цитокин ремоделирования. Действует на эпителий, вызывая метаплазию бокаловидных клеток и гиперсекрецию слизи. Прямо стимулирует фибробласты к выработке коллагена и дифференцировке в миофибробласты. Повышает сократимость гладких мышц.

Основной функцией указанных цитокинов является привлечение и активация следующих эффекторных клеток:

• Нейтрофилы. При синдроме астмы лошадей преобладает нейтрофильное воспаление. Нейтрофилы выделяют мощные протеазы (эластазу, MMP-8, MMP-9), которые разрушают эластин и коллаген внеклеточного матрикса, но также стимулируют его избыточное восстановление. Они являются источником активных форм кислорода (АФК) и дополнительного TGF-β.
• Макрофаги (M2-фенотип). Под действием IL-4 и IL-13 альвеолярные макрофаги переходят в альтернативно активированное (M2) состояние. M2-макрофаги активно производят TGF-β, PDGF (фактор роста тромбоцитов) и VEGF (фактор роста эндотелия сосудов), становясь центральными регуляторами фиброза и ангиогенеза.
• Тучные клетки (мастоциты). Дегрануляция в слизистой оболочке высвобождает гистамин, триптазу, химазу и цитокины, способствующие повышению сосудистой проницаемости, воспалению и активации фибробластов.

2. Ключевые клеточно-опосредованные механизмы фиброгенеза.

Активация и дифференцировка миофибробластов — фундамент необратимой перестройки структур лёгких.

• Источники: резидентные фибробласты, эпителиальные/эндотелиальные клетки через эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП), перициты, фиброциты (циркулирующие предшественники).
• Основные стимулы: TGF-β1 (секретируется эпителием, макрофагами, эозинофилами) — главный драйвер; PDGF (из тромбоцитов, макрофагов) — мощный митоген; IL-13; механическое напряжение тканей.
• Функция миофибробластов: синтез избыточного количества коллагена I, III, V типов, фибронектина; выраженная сократительная способность за счёт экспрессии α-SMA, приводящая к стягиванию и деформации тканей.
• Эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП): под действием хронического воспаления и TGF-β1 эпителиальные клетки теряют свою полярность и адгезию (E-кадгерин), приобретая мезенхимальные маркеры (виментин, α-SMA) и подвижность. Это не только подпитывает пул миофибробластов, но и дополнительно нарушает барьерную функцию эпителия.

3. Нарушение баланса протеолитической системы и ангиогенез.

• Дисбаланс MMP/TIMP: хроническое воспаление приводит к стойкому повышению активности матриксных металлопротеиназ (MMP-2, MMP-9, MMP-12), разрушающих нормальный матрикс. Одновременно растёт уровень их тканевых ингибиторов (TIMP-1, TIMP-2). Однако соотношение часто смещено в сторону ингибирования протеолиза, что приводит к избыточному накоплению коллагена и фиброзу.
• Ангиогенез как компонент ремоделирования: гипоксия и воспалительные цитокины (VEGF, FGF) стимулируют образование новых микрососудов в подслизистом слое. Гиперваскуляризация способствует повышенной экстравазации воспалительных клеток, отёку и доставке питательных веществ для активно пролиферирующих тканей.

4. Механические стресс-сигналы и «порочный круг».

• Гипертрофия ГМК: сами по себе повторяющиеся эпизоды бронхоспазма создают механическое напряжение для гладкомышечных клеток. Это напряжение служит сигналом для их гипертрофии и гиперплазии, что ещё больше сужает просвет бронха и повышает реактивность.
• Сенсибилизация сенсорных нервов: хроническое воспаление сенсибилизирует нервные окончания в дыхательных путях, снижая порог для запуска кашлевого рефлекса и бронхоспазма, что усугубляет механическое повреждение.

5. Вклад микробиома дыхательных путей.

• Дисбиоз (снижение разнообразия, увеличение доли патобионтов), наблюдаемый при астме лошадей — это приобретённое состояние. Изменённое бактериальное сообщество само по себе становится источником хронической стимуляции TLR-рецепторов, поддерживая фоновое, низкоуровневое воспаление даже в отсутствие очевидных триггеров, тем самым подпитывая механизмы ремоделирования [8].

Значение ремоделирования для изучения патогенеза и контроля астмы лошадей

1. Скрытый старт ремоделирования. Структурные изменения (начальное утолщение базальной мембраны, пролиферация фибробластов) могут начаться задолго до манифестации клинически выраженного нейтрофильного воспаления. Этим объясняется раннее выявление признаков ремоделирования у молодых лошадей или у лошадей в стадии ремиссии.
2. Независимость от степени воспаления. Выраженность фиброза не всегда строго коррелирует с интенсивностью инфильтрации нейтрофилами в момент обследования. Это говорит о том, что ремоделирование и воспаление — частично раздельные, хотя и взаимоподкрепляющие процессы, управляемые разными (врождёнными и адаптивными) программами.
3. Персистенция изменений. Поскольку программа активируется на уровне резидентных тканевых клеток, даже при полном купировании воспаления (стероидами, сменой среды) фибробласты могут продолжать продуцировать избыточный матрикс по инерции, поддерживая утолщение стенки бронхов.

Диагностика ремоделирования. Биомаркеры

На современном этапе, таким образом, поиск возможностей диагностики раннего ремоделирования у лошадей с признаками астматического поражения является наиболее перспективным. Однако большинство методов как в медицине человека, так и в конной медицине находятся на этапе научного поиска, и вряд ли в ближайшее время будут внедрены в клиническую практику [6; 7; 10], но некоторые направления уже представляют практический интерес и могут быть исследованы более широко.

1. Биомаркеры раннего ремоделирования. Поиск маркеров в бронхоальвеолярном лаваже или сыворотке крови (например, представленные в медицинских исследованиях и частично изученные на небольшом поголовье лошадей, периостин — продукт эпителиальных клеток и фибробластов под действием IL-13, TGF-β1; уровни TSLP или IL-33). В ряде работ было обнаружено, что ММП-1 и ММП-9, экспрессия которых была повышена по сравнению с контролем, связаны с тяжестью астмы лошадей, хотя их роль до конца не изучена [6].
2. Морфометрия в бронхобиоптатах. Золотой стандарт — измерение толщины ретикулярной базальной мембраны [5; 11]. Её увеличение — прямое свидетельство активности врождённой фибропролиферативной программы. Многие исследователи при отборе БАЛЖ у лошадей проводят и биопсию бронхов. Однако эта процедура доступна лишь для проксимальных участков бронхов invivo, что не даёт достоверной картины, и считается небезопасной для лошади. Современной альтернативой прижизненной диагностики ранних признаков ремоделирования может считаться жидкостная цитология БАЛЖ. Одного образца, взятого для исследования методом ЖЦ, достаточно не только для цитологической диагностики c использованием нескольких методов окрасок, но и для проведения дополнительных исследований [9].
3. Изменение микробиома ВП. Развитие ремоделирования дыхательных путей изменяет среду обитания условно-патогенной микрофлоры, способствуя значительному сдвигу в сторону бактерий, имеющих мощные приспособительные механизмы. Снижение разнообразия лёгочной микрофлоры с выраженной антибиотикорезистентностью, гемолитическими свойствами, метициллинустойчивостью и пр. может считаться косвенным признаком ремоделирования [8].

Заключение

Ремоделирование бронхов — это центральное патофизиологическое звено астмы лошадей тяжёлого течения, превращающее её из обратимого воспалительного состояния в хроническое прогрессирующее заболевание с необратимым компонентом обструкции. Морфологические изменения (фиброз, гипертрофия мышц, гиперплазия желез) являются прямым следствием хронического, в том числе аллергического воспаления, опосредованного сложной сетью цитокинов с доминирующей ролью TGF-β1. Эти изменения объясняют устойчивость клинических симптомов, гиперреактивность и ограниченный ответ на стандартную терапию у части пациентов. Сегодня мы сталкиваемся с непродуктивностью современной терапии: глюкокортикостероиды, например, эффективно подавляют воспалительный компонент (особенно эозинофильный), но имеют слабое прямое антифибротическое действие. Бронходилататоры снимают спазм, но никак не влияют на гипертрофию мышц. Клиницисты видят необходимость новых подходов — стратегии должны быть направлены на разрыв порочных кругов. Так, в медицине человека большое внимание уделяется таким методам, как антицитокиновая терапия (анти-IL-4/IL-13, анти-TSLP), прямые антифибротики (нинтиданиб, ингибиторы интегрина αvβ6, активирующего TGF-β), модуляторы миофибробластов и длительный контроль окружающей среды как мера, предотвращающая хроническую активацию приобретённых механизмов. В наших реалиях успешное лечение астмы лошадей должно быть не только противовоспалительным, но и антиремоделирующим, и начинаться как можно раньше, до полной активации этой приобретённой и самоусиливающейся патологической программы. Дальнейшие исследования, направленные на углублённое понимание молекулярных механизмов ремоделирования, абсолютно необходимы для разработки принципиально новых методов лечения, способных модифицировать течение болезни и улучшать долгосрочный прогноз для лошадей, страдающих астмой.

СВМ 1/2026