Смисъл на броя: Патогенетични механизми при фиброзиращите интерстициални белодробни болести

 

Използвани съкращения:

ИББ – интерстициални белодробни болести

ВРКТ – високорезолютивен компютърен томограф

ИБФ – идиопатична белодробна фиброза

ПБФ – прогресивна белодробна фиброза

ХП – хиперсензитивен пневмонит

ССЗ  – системно съединително-тъканно заболяване

НСИП – неспецифична интерстициална пневмония

ИИП – идиопатична интерстициална пневмония

АЕК – алвеоларни епителни клетки

ЕЦМ – екстрацелуларен матрикс

ЕЦМП – екстрацелуларни матриксни протеини

ММПи – матриксни металопротеинази

α-ГМА – алфа-гладкомускулен актин

ТИМПи – тъканни инхибитори на металопротеиназите

ФВК – форсиран витален капацитет

TGFβ – transforming growth factor beta -трансформиращ растежен фактор бета

PDGF – platelet-derived growth factor (произхождащ от тромбоцитите растежен фактор)

FGF2 – Fibroblast growth factor 2 (фибробластен растежен фактор 2)

ССкл – системна склероза

РА – ревматоиден артрит

TNF – Tumor nec rosis factor (тумор-некротизиращ фактор)

IL – Interleukin (интерлевкин)

ВЛК – вродени лимфоидни клетки

PAMPs – pathogen-associated molecular patterns (патоген-асоциирани молекулни модели)

DAMPs – damage-associated molecular patterns (асоциирани с увреда молекулни модели)

CCL-2 – Chemokine (C-C motif)ligand 2

MCP1 – моноцитен хемоатрактант протеин-1

IFN-α – interferon alpha- (интерферон алфа)

МА – макрофаги

ОА-ИБФ – остра екзацербация на ИБФ

CXCL-C-X-C – motif chemokine ligand

VEGF – vascular endothelial growth factor (васкуло-ендотелен растежен фактор)

НЕ – неутрофилна еластаза

Col 1+ – колаген 1

 

 

Интерстициалните белодробни болести (ИББ) са голяма група болести с разнообразна етиология, клинична изява, образни и патоморфологични характеристики¹. Характеризират се с възпаление и/или фиброзиране предимно в интерстициалното пространство, което води до нарушен газообмен и развитие на дихателна недостатъчност². Обичайно в болестния процес са ангажирани всички компоненти на алвеоларната стена: епителни клетки, ендотелни клетки, клетъчните и неклетъчните компоненти на интерстициума³.

 

Част от ИББ могат да се изявят като фиброзираща ИББ, характеризирайки се с наличие на фиброза, установена патоморфологично или чрез образно изследване – високорезолютивен компютърен томограф (ВРКТ). Идиопатичната белодробна фиброза (ИБФ) е прототипът на прогресивно фиброзираща ИББ и е свързана с влошаващи се симптоми и белодробна функция във времето.

 

Други ИББ с висок риск от фиброзиране и развитие на прогресивен фенотип или прогресивна белодробна фиброза (ПБФ) са фибротичен хиперсензитивен пневмонит (ХП), ИББ-асоциирана със системно съединително-тъканно заболяване (ССЗ), идиопатична неспецифична интерстициална пневмония (НСИП), некласифицируема идиопатична интерстициална пневмония (ИИП) и други^1,2.

 

Патогенезата на белодробната фиброза е комплексна и сложна. Процесите на епителна увреда, имунна дисрегулация и аберантен клетъчен отговор на тъканна увреда са в тясна взаимовръзка помежду си, формирайки сложна мрежа между генетични и екзогенни фактори, водещи до трайно ремоделиране на функционалната белодробна тъкан. По-доброто ни разбиране за тези процеси е от критична важност с оглед създаването и подобряването на терапевтичните възможности при тези заболявания.

 

 

Анатомия в контекста на ИББ

 

Основната функция на белия дроб, а именно газообменната, се осъществява благодарение на изключително деликатната структура на алвеоларната повърхност, изградена от ендотелен слой, покриващ капилярите, епителен слой, покриващ въздушното пространство и интерстициално простраство, в което са разположени съединително-тъканните фибри. Белият дроб съдържа повече от 40 вида клетки, свързани помежду си със сложни и комплексни клетъчни взаимодействия. Смята се, че те играят основна роля в патогенезата на ИББ.

 

Алвеоларният епител е изграден от два типа епител. Алвеоларни епителни клетки (АЕК) тип I изпълняват основно бариерна функция и заемат 97% от алвеоларното пространство. АЕК тип II съдържат голямо количество цитоплазмени органели, участват в регенерацията на увредения алвеоларен епител и в синтеза на белодробния сърфактант⁴.

 

Интерстициумът представлява съединително-тъканна мрежа, която поддържа целостта на белия дроб. Съединителната тъкан се разпростира във всички части на белия дроб, включително и до плеврата, но с различна организация в отделните функционални зони. Интерстициумът се състои от субплеврален периферен интерстициум и интерлобуларна септа; аксиално разположен интерстициум, който обвива бронховаскуларните снопове и интралобуларен интерстициум, който се разпространява от стените на въздухоносните пътища и обгражда алвеолите^4,5.

 

В по-голямата си част интерстициумът, който се локализира в алвеоларния септум, е изключително тънък. В зоните на алвеоло-капилярната бариера се намират еластични фибри, снопове колагенови влакна, разположени в екстрацелуларен матрикс и интерстициални клетки.

 

Интерстициалните клетки се състоят основно от фибробласти, които произвеждат компонентите на екстрацелуларния матрикс (ЕЦМ). Освен тях в алвеоларния септум се намират и други резидентни контрактилни интерстициални клетки (миофибробласти, липофибробласти, гладко-мускулни клетки, перицити).

 

В интерстициума в съединителната тъкан до алвеоларното пространство се намират и свободно-разположени клетки, които са част от защитните сили на организма и включват интерстициални макрофаги (хистиоцити), мастоцити, а при определени условия се откриват и лимфоцити, гранулоцити, плазматични клетки (Фиг. 1) ⁴.

 

 

Фиг. 1⁴. Алвеоларният септум се намира между свободния ъгъл (вдясно) и периваскуларната съединителна тъкан, обграждаща кръвоносните съдове (blood vessel – bv) вляво. Базалните мембрани (Basement membranes – bm) са покрити с епител и ендотел и определят границите на интерстициалното пространство. Итерстициални клетки: FB (fibroblasts) – фибробласти; MF (myofibroblasts) – миофибробласти; SM (smooth muscle cells) – гладкомускулни клетки, PC (pericytes) – перицити, ICC (immune competent cells) – различни имунокомпетентни клетки, MC (mast cells) – мастоцити, LYC (lymphatic endothelial cells) – лимфни ендотелни клетки., IMΦ (interstitial macrophages) – интерстициални макрофаги или хистиоцити, fi (Fiber strands) – фибринови влакна, AMΦ (Alveolar macrophages) – алвеоларните макрофаги, Sll (alveolar surface lining layer) – покриващия алвеоларното пространство слой.

 

 

Фибробластите са хетерогенна клетъчна популация. Те са мезенхимни клетки, всеобщо разпространени в човешкото тяло, които поддържат структурния интегритет на съединителната тъкан и участват в регулацията на възпалителните и оздравителните процеси. Освен това фибробластите участват в продукцията на екстрацелуларните матриксни протеини (ЕЦМП) като колагена, продуцират ЕЦМ-разграждащи протеази като матриксните металопротеинази (ММПи) и тъканни инхибитори на металопротеиназите (ТИМПи), което определя тяхната основна роля в поддържането на екстрацелуларния търновър и хомеостаза^4,6.

 

Активираните фибробласти експресират α-гладкомускулен актин (α-ГМА), което води до формирането на термина „миофибробласти“. Фибробластната активация и диференциация в миофибробласти се регулира от множество стимули, включващи биохимични фактори, биофизични сигнали от ЕЦМ и епигенетични модификации. Фибробластите се активират от трансформиращ растежен фактор β1 (transforming growth factor -TGFβ1), platelet-derived growth factor-PDGF и фибробластен растежен фактор 2 (Fibroblast growth factor 2 – FGF2),които се отделят от увредени епителни клетки, инфилтриращи мононуклеарни клетки като моноцити и макрофаги, както и ЕЦМ.

 

TGFβ1 е плурипотентен цитокин, който изпълнява централна роля при развитието на фиброза. Той се секвестира в латентна форма в ЕЦМ и се активира в отговор на налична увреда. Миофибробластите се откриват в ограни, които са подложени на повишено ремоделиране вследствие на възпаление, фиброзиране, инвазия на туморни клетки и др. Те съдържат снопове микрофиламенти, с които се захващат за плазмената мембрана (Фиг. 1).

 

Перицитите са периваскуларни клетки, които се разполагат над ендотелните клетки, изграждащи микроваскуларната мрежа (Фиг. 1). Те са един от основните източници на миофибробласти при наличие на белодробна увреда. Нормалната им функция се изразява в регулация на съдовия тонус и кръвен поток чрез експресия на контрактилни микрофиламенти^4,6.

 

Установено е диференциране на микроваскуларните перицити в миофибробласти при дифузната кожна форма на Системната склероза (ССкл), давайки насока за връзката между микроваскуларната увреда и кожното фиброзиране⁴.

 

Етиология, патофизиология и патогенеза на фиброзиращите ИББ

 

 

Етиология

 

Белият дроб е орган, който е в непрекъснат контакт с околната среда. Заобикалящият ни въздух съдържа безброй микрочастици, включвайки замърсители, микроорганизми, оксиданти, които могат да предизвикат директна увреда на алвеоларния епител. От своя страна, белият дроб разполага с разнообразни механизми за защита чрез специфичните функции на вродения и придобития имунитет. Увредата на алвеоларния епител, както и отклоненията в регулацията на имунния отговор могат да доведат до фиброзиране при предразположени индивиди².

 

Иницииращ стимул могат да бъдат различни фактори от околната среда като цигарен дим, метален и дървесен прах, азбест, инфекциозни патогени, лекарствени молекули и други³. Съществена роля имат и генетичните фактори. Мутации в гените, поддържащи интегритета на теломерите (TERT, TERC, RTEL1) са добре известни с участието им при фамилната белодробна фиброза, както и в спорадични случаи. Могат да бъдат установени и при ИББ-асоциирана с ревматоиден артрит (РА) и ХП¹.

 

Също така е известно и значителното превалиране на MUC5B-промотърен полиморфизъм (rs35705950) сред пациентите с ИБФ, като той се асоциира с нарушена продукция на муцин, водещо до аберантно епително възстановяване и развитие на фиброза⁷. Експозицията на замърсители от околната среда като озон (О3), азотен диоксид (NO2) и други частици могат да предизвикат оксидативен стрес и хронично възпаление, което потенцира теломерното скъсяване, а критично скъсените теломери водят до геномна нестабилност и клетъчно стареене, което допринася за развитието на белодробна фиброза⁶.

 

Имунната дисрегулация е също един от етиологичните фактори на белодробно фиброзиране. А наличието на автоантитела води до активиране на специализирани макрофаги и стромални клетки, в резултат на което се освобождават голямо количество цитокини, включващи Tumor necrosis factor (TNF), Interleukin 1 (IL-1), IL-6 и простагландини.

 

 

Патогенеза и патофизиология

 

Най-общо патогенетичният процес при фиброзиращите ИББ може да се раздели на три стадия: възпаление, тъканна увреда и фиброзиране⁸.

 

Началната фаза на възникване на белодробна фиброза е специфична за болестта. При нея след експозиция на известен или неизвестен причинител следва възпалителна фаза в белодробния паренхим. В част от случаите може да се наблюдава спонтанно частично или напълно възстановяване на нормалната белодробна анатомия и функции (например при саркоидоза), или след отстраняване на предполагаем антигенен причинител (нефибротичен ХП), или след проведена имуномодулираща терапия (при някои ИББ-ССЗ).

 

В други случаи повтарящите се увреди на алвеоларните епителни клетки води до персистираща инфламаторна фаза с привличане на възпалителни и имунни клетки в белия дроб. Те от своя страна освобождават възпалителни медиатори, които вторично увреждат белодробния паренхим. Някои цитокини като TGFβ1 и PDGF са отговорни за привличането и стимулирането на репликацията на фибробластите. Фибробластите от своя страна се активират от профибротични цитокини, в резултат на което пролиферират и се диференцират в миофибробласти, които мигрират в интерстицума и формират „активния фронт“ на фиброгенезата – „фибробластните огнища“.

 

Късната фаза на фиброзиране се смята за идентична при всички фиброзиращи-ИББ, независимо от иницииращия стимул. При нея фибробластите продуцират ЕЦМП на фона на деградация на съединително-тъканните компоненти вследствие действието на протеазите, отделени от възпалителните клетки. Комбинацията от неосинтеза и разграждане на съединителната тъкан води до разбъркване на компонентите на съединително-тъканния матрикс, което хистологично се наблюдава като тъканно ремоделиране и фиброзиране (финалната патологична последица при ИББ с микроскопично субплеврално формиране на „пчелна пита“)^1,3.

 

В този етап от развитие на белодробната фиброза се формира профибротична среда, която продължава да се самоподдържа и прогресира независимо от вида и наличието на иницииращия тригер².

 

 

Възпалителен отговор

 

През последните години се отделя все по-голямо внимание на началните фази на фиброзиращия процес като опция за модулиране на процеса, както и с оглед разработване на нови терапевтични възможности. Известно е, че ранните фази на фиброзиращите ИББ се характеризират с комплексни възпалителни събития, включвайки участието на вродената и придобитата имунни системи. Вроденият имунитет осигурява първичен и незабавен имунен отговор към различни физични и химични увреждащи фактори.

 

А придобитият имунитет включва високо специфичен антиген-медииран имунен отговор^10,11. Имунният отговор е значим движещ фактор в процеса на развитие на фиброзата. Началната увреда на АЕК тип II тригерира освобождаването на голямо количество сигнални молекули и цитокини като IL-1β, TNF-α и IL-6, които привличат и активират имунните клетки. Такива имунни клетки са макрофаги, неутрофили и лимфоцити, които мигрират в мястото на увреда и отделят също проинфламаторни медиатори. Така създадената инфламаторна среда е от съществено значение за тъканното възстановяване, но може да бъде патологична, ако хронифицира и действието ѝ не се прекъсне в определен етап⁸.

 

 

Вроден имунитет. Клетки на вродения имунитет

 

Вродената имунна система подсигурява първа линия защита срещу патогените. Най-значима роля в патогенезата вземат макрофагите, неутрофилите, както и вродените лимфоидни клетки (ВЛК), супресорните клетки с миелоиден произход и клетките с моноцитен произход – фиброцити. При абнормната активация на вродения имунен отговор също вземат участие фибробластите и АЕК.

 

Макрофагите и моноцитите притежават изключителна гъвкавост в отговор на голям набор стимулиращи фактори^10,11. Тези стимули включват патоген-асоциирани молекулни модели (pathogen-associated molecular patterns (PAMPs)) и асоциирани с увреда молекулни модели (damage-associated molecular patterns (DAMPs)),апоптозни отпадни частици и множество цитокини. PAMPs се произвеждат в резултат на инвазиращи патогени.

 

Такива са някои вируси (грипния вирус, Epstein–Barr вирус, Цитомегаловирус, Херпесвируси и др.) и бактерии (Haemophilus, Streptococcus, Neisseria, mycobacterium tuberculosis и др.) DAMPs са молекулни модели, произлизащи от увредени клетки и тъкани. Такива молекули са интрацелуларни компоненти като нуклеинови киселини и органели, отделени от некротични клетки, както и молекули, трансформирани от инертни протеини като колагеновите фрагменти. Активирането на рецепторите, разпознаващи DAMPs, могат да имат както протективна, така и увреждаща функция, зависейки от природата на специфичния рецептор^10,11.

 

 

Моноцити

 

Моноцитите са циркулираши прекурсори на макрофагите, които изпълняват разнообразни роли в тъканната хомеостаза и имунитет. Един от основните хемокини, който регулира моноцитната миграция, е Chemokine (C-C motif) ligand2 (CCL-2) (наричан още моноцитен хемоатрактант протеин-1, MCP1). При пациентите с ИБФ се наблюдават завишени серумни нива на CCL2 и повишена продукция на CCL2 от ендотелните клетки, предполагащи повишено насочване на моноцитите към белия дроб на пациенти с ИБФ.

 

Въпреки това, фаза II клинично проучване, изследващо carlumab (CCL2-инхибитор) при пациенти с ИБФ, изненадващо не показва терапевтична полза, а нивата на свободен CCL2 при лекуваните пациенти си остават високи. Съществува и теория, че циркулиращите моноцити при пациенти с ИБФ са програмирани с профибротични свойства още преди да достигнат белия дроб^11-13.

 

Повишените нива на циркулиращи моноцити корелира с прогресията на ИБФ, дори се смятат за едни от предикторите за лоша прогноза. Моноцитите при пациенти с ИБФ продуцират повишени нива на проинфламаторни цитоки като interferon alpha (IFNα), CCL3 и CCL4, които подпомагат миофибробластната диференциация.

 

При пациенти със средно тежка и тежка ИББ-асоциирана със Системна склероза (ИББ-ССкл), циркулиращите моноцити се намират в активно състояние и отделят по-голямо количество IL-6, TNFα иTransforming growth factor beta (TGFβ) (трансформиращ растежен фактор бета) в сравнение с пациенти със ССкл без ИББ.

 

В заключение, моноцитите са от високостепенна важност за фиброгенезата. Те служат като прогениторни клетки за макрофагите и фиброцитите и са високо активни във фибротични условия, отделящи голямо количество инфламаторни цитокини¹³.

 

 

Макрофаги

 

Макрофагите (МА) са клетки на вродения имунитет, които, освен че функционират като антимикробни фагоцити в белия дроб, изпълняват и ключова роля в патогенезата на фиброзиращите ИББ. МА могат да регулират както процесите на увреда на белия дроб, така и тези на възстановяване след увреда. Обичайно са разделяни на два фенотипа: M1 и М2-МА. М1-МА възникват в отговор на INFγ и TNFα, а M2-МА в отговор на стимулация от IL-4, IL-10, IL-13, и TGFβ1.

 

Една от поддържаните теории в миналото е, че M1-МА потискат, а M2-МА подпомага фибропролиферацията и води до неконтролирано възстановяване след увреда. Според натрупаните познания в областта, тази дихотомна стратификация води до подценяване на функционалната хетерогенност на тези имунни клетки, притежаващи висока фенотипна пластичност. Относителното превалиране на М1-МА води до епителна клетъчна смърт и невъзможност за клетъчно възстановяване след увреда, каквото се наблюдава при острата екзацербация на ИБФ (ОА-ИБФ).

 

Докато доминирането на М2-МА се свързва с аберантен оздравителен отговор след увреда и се характеризира с прогресивно фиброзиране^10,11.

 

МА продуцират медиатори, които регулират фибротичния отговор. Те участват и в поглъщането на апоптотични клетки, което предизвиква транскрипционно активиране на TGFβ. МА продуцират цитокини като TNFα, IL-1, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12 и хемокини като C-X-C motif chemokineligand-1 (CXCL1), CXCL2, CXCL9, CXCL10, CXCL12, CCL5, CCL17 и CCL18.

 

Те участват и в ремоделирането на ЕЦМ чрез секреция на ММПи и чрез директно поглъщане и преработване на колагена. M2-МА отделят медиатори, които подпомагат тъканното оздравяване и се откриват в голямо количество във фибротично променени бели дробове.

 

Те секретират няколко растежни фактора като TGFβ, фибробластен растежен фактор (fibroblast growth factor (FGF)), произхождащ от тромбоцитите растежен фактор (platelet-derived growth factor-α (PDGFα), инсулиноподобен растежен фактор (insulin-like growth factor 1 (IGF1) и васкуло-ендотелен растежен фактор (vascular endothelial growth factor (VEGF).

 

Серумните концентрации на VEGF корелират във висока степен с клиничните и биологичните параметри за тежест на пациентите с ИБФ¹³.

 

 

Неутрофили

 

Неутрофилите са клетки на вродения имунен отговор с основна роля в острата фаза на възпаление. Те са едни от първите ефекторни клетки при наличие на инвазиращи патогени или други увреждащи фактори за белия дроб.

 

Неутрофилите мигрират към увредената тъкан в отговор на няколко хемокини и интерлевкини (IL), от които IL-8 (наричан още (C-X-C motif) ligand 8, CXCL8) епредоминирашият хемоатрактант. Неутрофилите могат да бъдат активирани чрез няколко рецептора и протеини, включващи, Fc-рецептори, Toll-like рецептори, адхезионни молекули и множество цитокини (напр. IL-8, гранулоцит-макрофаги колони стимулиращ фактор (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) и гранулоцит колони-стимулиращ фактор (granulocyte colony-stimulating factor (GCSF).

 

Неутрофилите ускоряват последващия имунен отговор чрез отделяне на проинфламаторни цитокини. При пациентите с ИБФ се установяват повишени нива на IL-8 и G-CSF в храчка и БАЛ.

 

Алвеоларните неутрофили отделят неутрофилна еластаза (НЕ), която генерира DAMPs чрез разграждане на различни компоненти на ЕЦМ като колаген I, II, III, IV, фибронектин, еластин и др. НЕ притежава както антифибротични, така и профибротични свойства.

 

Чрез разграждането на колаген тип-IV и еластин тя редуцира фиброзирането. От друга страна, подпомага фибробластната пролиферация, миофибробластната диференциация и активацията на TGFβ, което води до повишаване на фиброзирането.

 

Освен това неутрофилите контролират ЕЦМ-хомеостаза чрез поддръжката на баланса между ММПи и ТИМПи и в частност с регулиране на профибротичните ММП-2, ММП-8 и ММП-9.

 

В обобщение неутрофилите водят до фибробластна активация и акумулация на ЕЦМ. Установено е, че концентрацията на неутрофилния хемоатрактант CXCL8 е повишен при ИБФ. Наличието на неутрофилия в БАЛ се асоциира с ранна смъртност при ИБФ^11,13.

 

 

Фиброцити

 

Фиброцитите са открити за първи път през 1994 г. в периферната циркулация, съставлящи много малка част (по-малко от 1%) от левкоцитите в периферната кръв, експресирайки характерни маркери като колаген 1 (Col 1+) и CD 45. Те произлизат от мезенхимни прогениторни клетки, намиращи се в костния мозък.

 

Могат да мигрират в белодробната тъкан и да се диференцират във фибробласти и миофибробласти, а количеството им е силно повишено при патологични състояния, характеризиращи се с макрофагиално-индуциран възпалителен отговор и при персистираща фибробластна активация. Смята се, че произхождат от моноцитни-прогенитори.

 

Регистрират се завишени нива на циркулиращите CD45+ Col1+ клетки при стабилни пациенти с ИБФ спрямо контролна група и са транзиторно по-високи по време на екзацербация, като имат предиктивна стойност за преживяемостта.

 

Фиброцитите не само експресират рецептори за хемокини като C-C-хемокинови рецетпори тип 3(C-C chemokine receptortype 3 (CCR3), CCR5, CCR7 иC-X-C-хемокинов рецептор (C-X-C chemokine receptor type 4(CXCR4), но също така продуцират инфламаторни цитокини, TNF-α, IL-6, IL-8, IL-10 и хемокини CCL3, CCL4  и MCP-1^11,14. Повишен брой циркулиращи фиброцити са установени също и при пациенти с автоимунна-ИББ в сравнение със здрави контроли⁴.

 

 

Вродените лимфоидни клетки (ВЛК)

 

ВЛК и по-специално група 2, също участват в патогенезата на фиброзата. Те се активират бързо от антигени и патогени от околната среда с освобождаване на голямо количество IL-13. Участват в продукцията и на IL-5, IL-6 и IL-9. ВЛК-2 се активират от цитокини, отделяни от епителните клетки като IL-33 и IL-25.

 

Известно е, че ВЛК-2 участват в поддържането на фибротичния процес основно чрез IL13 – зависим модел, но са необходими още проучвания в областта^10,11.

 

 

Придобит имунитет

 

В процеса на фиброзиране участват клетките и механизмите на придобития имунен отговор в пряка връзка с вродения имунен отговор и паренхимните клетки.

 

Активираните епителни и ендотелни клетки секретират множество инфламаторни медиатори като TGFβ, IL-1β, C-X-C и C-C хемокини, които привличат имунните клетки във фиброзната тъкан.

 

Инфилтриращите клетки се състоят от Т-клетки, моноцити, В-клетки, мастоцити, ВЛК и др. Те секретират TGFβ, IL-1β, IL-6, IL-13 и други медиатори, които потенцират възпалителните и фибротичните процеси¹⁰.

 

Ролята на лимфоцитите в процеса на фиброзиране е все още ненапълно изяснена. Според някой данни лимфоцитите също вземат участие в процесите на фиброзиране, без да са идентифицирани към момента точните механизми¹¹.

 

 

Т-лимфоцити (T-Ly)

 

Различните субтипове на Т-клетките притежават разнообразни модулиращи ефекти върху процесите на възпаление и фиброзиране.

 

Инфилтриращите фиброзната тъкан Т-клетки са с хетерогенен фенотип и варират в различните фази на заболяването. Известно е, че при фиброзиране преобладава Th-2-клетъчно медииран имунен отговор.

 

Продуцираният IL-13 от Тh-2 клетките директно активира фибробластите и повишава секрецията на TGFβ. А при взаимодействието на IL-13 с IL-4 се осъществява трансзиция от фибробласти в миофибробласти¹⁰.

 

Въпреки това при клиничните изпитвания с моноклонално антитяло, медииращо неутрализизацията на IL-13, което специфично таргетира Тh-2 имунния отговор, не се установява значима терапевтична ефективност при пациентите с ИБФ¹¹.

 

CD8+ T-клетките също могат да отделят IL-13 и да предизвикват цитотоксична ендотелна увреда. При пациенти с дифузна кожна форма на ССкл и ИББ-ССкл са регистрирани повишени нива в кръвта на CD 226^highCD8+ T-клетки.

 

Ролята на Th1 клетките е спорна, а отделяният от тях IFNγ притежава както профибротични, така и антифибротични свойства¹⁰.

 

Th17 клетките продуцират цитокини като IL-17 и IL-22, които са защитни цитокини на организма срещу много инфекциозни заболявания, но също така могат да предизвикват патологичен възпалителен отговор при много автоимунни заболявания. IL-17 стимулира продукцията на ЕЦМ, колагеновото отлагане и медиира сигналните пътища на TGFβ.

 

Установени са повишени стойности на IL-17 в БАЛ, серум и белодробна тъкан при пациентите с ИБФ. В експирементални модели на ХПсеустановява,че неутофилите и моноцитите/макрофагите са доминиращ източник на IL-17¹¹.

 

Повишени нива на Th17 клетките са установени при COPA-синдром, автозомно доминантно наследствено заболяване, характеризиращо се с имунна дисрегулация и наличие на артрит и прогресираща ИББв ранна възраст^10,15.

 

Изчерпателни анализи на цялостна кръв, разкриват данни за дисрегулация в IL-17-сигналните пътищата при пациенти с ИББ-асоциирана с дерматомиозит, при която обичайно се наблюдават фиброзни промени.

 

 

B-лимфоцити (B-Ly)

 

В-клетките представляват другият клон на придобитата имунна система, чиято първична функция е продукцията на автоантитела. Съществуват данни за наличието на CD20+ B-клетки в белия дроб на болни с ИБФ. Въпреки, че наличието на позитивна серология, само по себе си отхвърля поставянето на диагноза ИБФ, то регистрирането на ниски серумни титри автоантитела се свързва с лоша прогноза.

 

Смята се, че автоантителата потенцират фибробластите да отделят проинфламаторни цитокини като IL-6, IL-8, TGFβ1 и проколаген Iα по механизъм, независим от наличието на Fc-рецептори^10,11.Потенциалната роля на В-клетките се обсъжда и в ретроспективно проучване, при което пациенти в крайна фаза на ИББ получават анти-CD20 таргетна терапия (която премахва В-клетките) и се регистрира подобрение в белодробната функция¹⁶.

 

Приложението на анти-CD20 таргетна терапия при комбиниране с плазмафереза е прилагано при ОА-ИБФ, като е наблюдавано подобрение в състоянието. Въпреки тези факти са необходими още проучвания, определящи ролята на В-клетките в патогенезата на фиброзиращите ИББ^10,11.

 

 

Процес на фиброзиране

 

Патогенезата на белодробната фиброза е най-добре проучена в контекста на ИБФ. При пациентите с ИБФ се наблюдават няколко ключови момента в развитието на фиброза. Първо е необходима сигнификантна епителна увреда вследствие на експозиция на увреждащи фактори и процеси при налична генетична предразположеност.

 

Сумарният ефект на тези събития води до преждевременно стареене на алвеоларните епителни прогениторни клетки и патологичен оздравителен процес в отговор на повтарящите се епителни увреди.² При ИБФ се наблюдава геномна нестабилност, нарушения в теломерната биология и епигенитични промени в АЕК тип II, в резултат на което те са неспособни да се диференцират в АЕК тип Iи да регенерират алвеоларния епител, което е тяхната обичайна функция¹⁷.

 

Следователно епителното стареене възниква при недостатъчна пролиферация и репопулация на алвеоларния епител при налична увреда с последващо оголване на базалната мембрана. При този процес се отключват каскада от пътища, участващи в оздравителните процеси, което води до нарушен баланс на профибротичните и антифибротичните растежни фактори². Растежните фактори активират множество клетъчни популации – макрофаги, епителни клетки, фибробласти, ендотелни клетки и др.

 

В отговор на нарушен тъканен интегритет фибробластите мигрират до мястото на увреда и се диференцират в миофибробласти. При ИБФ се смята, че интерстициалните фибробласти и миофибробластите се организират във фибробластни огнища¹⁷. Миофибробластите се характеризират със способността си да продуцират голямо количество ЕЦМП по механизъм, зависим отTGFβ.

 

Различни типове клетки могат да придобият миофибробластен фенотип – резидентните фибробласти, множество клетки на съдовата стена като перицити, ендотелни клетки и гладкомускулни клетки, както и епителни клетки, костно-мозъчни фиброцити и костно-мозъчни прогениторни клетъчни популации, които допринасят за освобождаване на ЕЦМП.

 

При нормалното зарастване на рани, миофибробластите подлежат на апоптоза, в резултат на което оздравителният процес се прекъсва след възстановяване на увредената тъкан. При фиброзиращите заболявания този процес на тъканно ремоделиране и фибробластна активация персистира като хроничен, неконтролируем процес. Предполага се, че структурните тъканни промени играят съществена роля в процесa на фиброзиране.

 

Прогресивното отлагане на ЕЦМП води до ригидност на тъканите, нарушение в дифузията на кислородa и нутриентите, което от своя страна води до тъканна увреда и повторна миофибробластна активация. Освен това, постоянната профибротична екстрацелуларна среда индуцира епигенитични модификации в миофибробластите, поддържайки ги по тази начин в постоянно активно състояние. Така възниква порочният кръг на непрекъснато потенцираща се верига¹⁰.

 

Етиологията за възникване на ИБФ и другите фиброзиращи ИББ е разнообразна и ненапълно изяснена, но се натрупват все повече данни в подкрепа на участието на вродената и придобитата имунна система във всички стадии на развитие на белодробно фиброзиране¹⁷.

 

 

Нови терапевтични възможности

 

Въпреки огромния напредък през последните две десетилетия в областта на фиброзиращите ИББ и наличната терапевтична възможност за забавяне прогресията на болестта с антифибротичните лекарствени средства, все още остават много неразгадани територии от патогенетичните механизми на тези заболявания, а нуждата от нови и ефикасни терапевтични молекули в областта е голяма.

 

Световната научна общност полага непрекъснато усилия за разработването им. В тази насока са изследвани задълбочено ключовия клас ензими – Фосфодиестераза-4 (ФДЕ-4), които са отговорни за хидролизирането на цикличния аденозин монофосфат (цАМФ), който регулира множество пътища, участващи във възпалителния процес. ФДЕ4В субтип е силно експресиран в белия дроб, мозъка, сърцето, скелетните мускули и имунните клетки.

 

Установено е, че инхибирането на ФДЕ4В се асоциира с противопъзпалителни и директни антифибротични свойства ^17,18. Nerandomilast (BI 1015550) е изследван перорален, преференциален инхибитор на ФДЕ 4В, като първоначалните данни отклинични проучвания Фаза III, FIBRONEER™-IPF (оценяващо ефикасността на nerandomilast сред пациенти с ИБФ) и FIBRONEER™-ILD (оценяващо ефикасността на nerandomilastсред пациенти с ПБФ, различна от ИБФ), показват, че nerandomilast постигa първичната си крайна цел, която е абсолютната промяна спрямо изходното ниво на ФВК [ml] на 52-рата седмица спрямо плацебо.

 

Nerandomilast блокира и двата основни патогенетични механизма на белодробната фиброза чрез инхибиране на проинфламаторните цитокини (TNFα и IL-2) при invitro човешки и животински модели, потискане на профибротичната активност на фибробласти при пациенти с ИБФ, блокиране на TGFβ-стимулираната миофибробластна трансформация, както и редукция в експресията на много ЕЦМП. Интересен е фактът, че добавянето на nerandomilast към nintedanib води до десетократно покачване на инхибиторния ефект върху фибробластната пролиферация ^19,20.

 

Подлежашите патогенетични механизми на белодробната фиброза са комплексни и включват множество клетъчни взаимодействия и пътища, заради което е логично мултимодалните терапевтични стратегии да бъдат смятани за бъдещия пробив в ефикасното лечение на фиброзиращите ИББ ⁸.

 

* Тази статия е подкрепена от Boehringer Ingelheim.

* Boehringer Ingelheim няма никаква роля в дизайна, анализа или тълкуването на резултатите в тази статия.

* Boehringer Ingelheim имаше предоставена възможност да прегледа ръкописа за медицинска и научна точност, тъй като се отнася до молекули на Boehringer Ingelheim, както и от съображения за интелектуална собственост.

 

Литература:

1. Wijsenbeek M, Cottin V. Spectrum of Fibrotic Lung Diseases. N Engl J Med. 2020 Sep 3;383(10):958-968. doi: 10.1056/NEJMra2005230. PMID: 32877584
2. Wijsenbeek M, Suzuki A, Maher TM. Interstitial lung diseases. Lancet. 2022 Sep 3;400(10354):769-786. doi: 10.1016/S0140-6736(22)01052-2. Epub 2022 Aug 11. PMID: 35964592
3. Claude Lenfant, Joseph P. Lynch III, Interstitial pulmonary and bronchiolar disorders/ Joseph P. Lynch III, Lung biology in health and disease ;Vol. 227
4. Ochs M, Weibel ER. Functional Design of the Human Lung for Gas Exchange. In: Grippi MA, Elias JA, Fishman JA, Kotloff RM, Pack AI, Senior RM, Siegel MD. eds. Fishman’s Pulmonary Diseases and Disorders, Fifth Edition.
5. Rodriguez K, Ashby CL, Varela VR, Sharma A. High-Resolution Computed Tomography of Fibrotic Interstitial Lung Disease. Semin Respir Crit Care Med. 2022 Dec;43(6):764-779. doi: 10.1055/s-0042-1755563. Epub 2022 Oct 28. PMID: 36307108
6. Lai Y, Wei X et al, Interrelation Between Fibroblasts and T Cells in Fibrosing Interstitial Lung Diseases.Front. Immunol.12:747335. doi: 10.3389/fimmu.2021.747335
7. Selman Moises, Pardo A, From pulmonary fibrosis to progressive pulmonary fibrosis: a lethalpathobiological jump, Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 321: L600–L607, July 28, 2021; doi:10.1152/ajplung.00310.2021
8. Jianhai Wang, Kuan Li, De Hao, Xue Li, Yu Zhu, Hongzhi Yu, Huaiyong Chen, Pulmonary fibrosis: pathogenesis and therapeutic strategies, MedComm,Volume5, Issue10, October 2024, e744, https://doi.org/10.1002/mco2.744
9. Maher Toby, MD, MSc, PhD, Interstitial Lung Disease A Review, JAMA.2024;331(19):1655-1665. doi:10.1001/jama.2024.3669
10. Distler, J.H.W., Györfi, AH., Ramanujam, M. et al. Shared and distinct mechanisms of fibrosis. Nat Rev Rheumatol 15, 705–730 (2019). https://doi.org/10.1038/s41584-019-0322-7
11. Desai O, Winkler J, Minasyan M and Herzog EL (2018) The Role of Immune and Inflammatory Cells in Idiopathic Pulmonary Fibrosis. Front. Med. 5:43. doi: 10.3389/fmed.2018.00043
12. Zhou Y, Peng H, Sun H, Peng X, Tang C, Gan Y, et al. Chitinase 3-like 1 suppresses injury and promotes fibroproliferative responses in Mammalian lung fibrosis. Sci Transl Med (2014) 6(240):240ra76. doi:10.1126/scitranslmed.3007096
13. Heukels P, Moor CC, von der Thüsen JH, Wijsenbeek MS, Kool M. Inflammation and immunity in IPF pathogenesis and treatment. Respir Med. 2019 Feb;147:79-91. doi: 10.1016/j.rmed.2018.12.015. Epub 2019 Jan 9. PMID: 30704705
14. Roderick J. Phillips,1 Marie D. Burdick,1 Kurt Hong et al, Circulating fibrocytes traffic to the lungs in response to CXCL12 and mediate fibrosis, J. Clin. Invest. 114:438–446 (2004). doi:10.1172/JCI200420997
15. Vece TJ, Watkin LB, Nicholas S, Canter D, Braun MC, Guillerman RP, Eldin KW, Bertolet G, McKinley S, de Guzman M, Forbes L, Chinn I, Orange JS. Copa Syndrome: a Novel Autosomal Dominant Immune Dysregulatory Disease. J Clin Immunol. 2016 May;36(4):377-387. doi: 10.1007/s10875-016-0271-8. Epub 2016 Apr 5. PMID: 27048656; PMCID: PMC4842120.
16. .Keir GJ, Maher TM, Ming D, Abdullah R, de Lauretis A, Wickremasinghe M, et  al. Rituximab in severe, treatment-refractory interstitial lung disease. Respirology (2014) 19(3):353–9. doi:10.1111/resp.12214
17. Thomas Koudstaal, Marlies S. Wijsenbeek,Idiopathic pulmonary fibrosis,La Presse Médicale,Volume 52, Issue 3,2023,104166,ISSN https://doi.org/10.1016/j.lpm.2023.104166.
18. Aringer M, Distler O, Hoffmann- Vold A- M, et al. Rationale for phosphodiesterase- 4 inhibition as a treatment strategy for interstitial lung diseases associated with rheumatic diseases. RMD Open 2024;10:e004704. doi:10.1136/ rmdopen-2024-004704
19. Luca Richeldi, Arata Azuma, Vincent Cottin, Michael Kreuter, Toby M Maher, Fernando J Martinez, Justin M Oldham, Claudia Valenzuela, Maud Gordat, Yi Liu, Susanne Stowasser, Donald F Zoz, Marlies S Wijsenbeek - Design of a phase III, double-blind, randomised, placebo-controlled trial of BI 1015550 in patients with idiopathic pulmonary fibrosis (FIBRONEER-IPF): BMJ Open Respiratory Research 2023;10:e001563.
20. Boehringer Ingelheim (2024). A Study to Find Out Whether BI1015550 Improves Lung Function in People With Progressive Fibrosing Interstitial Lung Diseases (PF-ILDs). Accessed August 2024.Available at: https://clinicaltrials.gov/study/NCT05321082?tab=results.