Журнал «Здоровье ребенка» Том 15, №5, 2020

Вступ

Алергічні захворювання, зокрема бронхіальна астма (БА) й алергічний риніт (АР), у дітей залишаються актуальною медико-соціальною проблемою. Прогресуюче зростання захворюваності на БА та АР, їх рання маніфестація та мультифакторність, труднощі у діагностиці та досягненні контролю симптомів зумовлюють постійний інтерес клініцистів і науковців до цих захворювань. За різними оцінками, у близько 80 % дітей з БА виявляється АР, а до 40 % хворих на АР мають прояви БА, тому АР вважається важливим фактором ризику формування БА у дітей [3, 5]. Бронхіальна астма й алергічний риніт часто співіснують, обтяжуючи перебіг одне одного [7].

Діти, хворі на алергічні захворювання, зокрема на БА та АР, особливо вразливі до розвитку гострої респіраторної вірусної інфекції (ГРВІ). Так, наприклад, за даними D. Kurai, хворі з БА в 6,2 раза частіше хворіють на гострі респіраторні захворювання, ніж здорові [12]. Як відомо, респіраторні віруси відіграють особливо важливу роль в патогенезі БА та АР, сприяючи як розвитку захворювань, так і виникненню їх загострень [4]. Схильність до частих респіраторних інфекцій у дітей з алергічними захворюваннями респіраторного тракту може пояснюватись порушенням бар’єрної функції респіраторного епітелію та порушенням функціонування мукозального імунітету респіраторного тракту, а саме його неспецифічних факторів — антимікробних пептидів (АМП). На сьогодні активно вивчається роль у функціонуванні місцевого імунітету верхніх дихальних шляхів (ВДШ) двох родин ендогенних катіоноактивних АМП — людських дефензинів і кателіцидину (LL-37). Людські b-дефензини (HbD) експресуються в усіх епітеліальних тканинах, у тому числі і в епітелії порожнини рота. Вони присутні в епітелії ясен, язика, слинних залоз і слизовій оболонці ротової порожнини та проявляють широку противірусну дію щодо аденовірусу, вірусів грипу А, вірусів простого герпесу 1-го та 2-го типів, а також РС-вірусу шляхом інгібіції проникнення вірусу у клітину, руйнування вірусної оболонки та інактивації віріону. HbD беруть участь в імунній відповіді з перших годин запалення, посилюючи міграцію моноцитів у вогнище запалення та стимулюючи продукцію фактору росту епітеліальних клітин [8, 11]. Кателіцидин являє собою катіоноактивну молекулу, яка складається з 37 амінокислотних залишків та експресується в гранулах нейтрофілів і клітинах епітелію. Як і всі АМП, він має широкий спектр антимікробної активності проти грамнегативних і грампозитивних бактерій, а також проявляє антивірусну дію, зокрема індукує пряме пошкодження вірусної оболонки респіраторно-синцитіального вірусу та забезпечує синергічний антибактеріальний ефект з HbD [1, 6].

Незважаючи на це, роль HbD та LL-37 як фактора захисту при алергічних захворюваннях дихальної системи на сьогодні вивчена недостатньо. Можна припустити, що у дітей з алергічними захворюваннями спостерігаються деякі дефекти синтезу АМП, але літературні дані щодо цієї теми досі обмежені та несистемні.

Варто зауважити, що в низці літературних джерел доведений позитивний вплив окремих пробіотичних штамів, зокрема і Lactobacillus rhamnosus GG (LGG), на резистентність до респіраторної вірусної інфекції. –Зокрема відмічається, що прийом пробіотичних засобів, що містять штам LGG, сприяв зменшенню кількості днів пропусків у дитячих шкільних і дошкільних закладах, зумовлених респіраторною інфекцією, зниженню загальної захворюваності на ГРВІ, зменшенню числа випадків призначення антибіотиків. Також доведено профілактичну дію LGG щодо розвитку атопічних захворювань завдяки механізму збудження імунної відповіді типу Th1 і зниження запальної реакції [2, 9]. Тому перспективним вбачається вивчення впливу прийому пробіотичного засобу, що містить штам LGG, на місцевий захист слизової оболонки респіраторного тракту у контексті профілактики гострих респіраторних інфекцій у дітей з респіраторними алергічними захворюваннями.

З огляду на вищезазначене метою нашої роботи стало вивчення рівнів антимікробних пептидів (HbD-2 та LL-37) у секреті слизових оболонок верхніх дихальних шляхів у дітей з бронхіальною астмою та алергічним ринітом, з’ясування їх ролі у захисті від респіраторної вірусної інфекції у даного контингенту хворих та оцінка ефективності застосування пробіотичного препарату, що містить Lactobacillus rhamnosus GG, з метою профілактики ГРВІ та зниження частоти вірус-індукованих загострень алергічної патології.

Матеріали та методи

За характером дане дослідження є динамічним, проспективним і когортним. Дослідження проводилось на базі КП «Спеціалізований медико-реабілітаційний центр для дітей та підлітків» ДОР» з вересня 2018 по січень 2020 р. (директор — к.м.н. Коваленко Т.Ю.).

Проведено клініко-лабораторне обстеження 76 дітей віком від 7 до 18 років, з яких у 24 був діагностований алергічний риніт, у 28 — бронхіальна астма, а у 24 — бронхіальна астма й алергічний риніт (БА + АР). Групу контролю становили 20 клінічно здорових дітей відповідного віку та статі.

Критерії включення дітей у дослідження: інформована згода батьків на участь у дослідженні, верифікований діагноз бронхіальної астми та/або алергічного риніту тривалістю не менше ніж 1 рік, вік від 7 до 17 років. Критерії виключення: наявність хронічних, спадкових і вроджених захворювань бронхолегеневої системи, загострення хронічної алергічної або неалергічної патології дихальних шляхів, наявність на момент дослідження гострого інфекційного захворювання, прийом системних чи місцевих протимікробних або пробіотичних засобів протягом 1 місяця до початку дослідження.

Діагноз бронхіальної астми та алергічного риніту встановлювався на основі Уніфікованого протоколу первинної, вторинної (спеціалізованої) медичної допомоги «Бронхіальна астма у дітей» МОЗ України № 868 від 8 жовтня 2013 р. та Наказу МОЗ України «Про затвердження Протоколів діагностики та лікування алергологічних хвороб у дітей» № 767 від 27.12.2005.

Анамнестичні дані оцінювались за допомогою анкетування батьків та аналізу медичної документації дитини. Усім дітям проводилось стандартне клініко-лабораторне обстеження, передбачене відповідними національними нормативними документами, включаючи визначення рівнів загального імуноглобуліну Е (IgE) та ідентифікацію причинно-значущих алергенів за допомогою шкірних прик-тестів або визначення специфічних IgE в сироватці крові. Окрім цього були проаналізовані патерни респіраторної захворюваності: частота, тривалість і характер гострих респіраторних інфекцій протягом останніх трьох років.

Кількісне визначення рівня антимікробних пептидів у секреті ВДШ було проведено за допомогою імуноферментного аналізу (Human LL-37 ELISA test kit, Human DEFβ2/DEFB2 ELISA test kit, Hycult biotech, Нідерланди). Досліджуваний матеріал (1 мл змішаної нестимульованої слини) збирали в першій половині дня, натщесерце, до проведення гігієнічних процедур порожнини рота, шляхом прямого стікання слини в пробірку. Зібраний матеріал центрифугували зі швидкістю 3000 об/хв протягом 15 хвилин. Для дослідження використовували надосадову рідину. Імунологічні дослідження виконувались в Лікувально-діагностичному центрі ТОВ «Аптека медичної академії», м. Дніпро (завідувач лабораторією — к.біол.н. О.В. Братусь).

З метою вивчення ефективності застосування пробіотичного препарату, що містить LGG, дітей з алергічною патологією методом пар-копій було розподілено на дві групи: до основної групи ввійшло 38 дітей, які в комплексі лікувальних заходів додатково приймали пробіотичний препарат, що містив 10 мільярдів КУО LGG у добовій дозі, протягом 1 місяця. До групи порівняння ввійшло 38 дітей, які отримували лише стандартне лікування (базисна терапія).

Статистичну обробку даних проводили за допомогою стандартних пакетів прикладного статистичного аналізу Statistica for Windows v. 6.1. Перевірка нормальності розподілу кількісних показників проводилась за допомогою критерію Шапіро — Уїлка. Оскільки переважна більшість отриманих даних характеризувалась типом розподілу, що відрізняється від нормального, при статистичному аналізі результатів дослідження розраховувались непараметричні показники: кількісні дані наведені у вигляді медіани (Ме) та інтерквартильного розмаху (IQR) — Q1 (25-й перцентиль) і Q3 (75-й перцентиль). Для оцінки вірогідності відмінностей між незалежними групами для кількісних ознак використовувався критерій Манна — Уїтні (U), для оцінки залежності між парними групами для кількісних ознак використовувався критерій Вілкоксона (T). Для визначення зв’язку між досліджуваними параметрами розраховували показники рангової кореляції Спірмена. Критичне значення рівня значущості (p) приймалося < 5 % (р < 0,05).

Проведення наукової роботи дозволено комісією з питань біомедичної етики Державного закладу «Дніпропетровська медична академія Міністерства охорони здоров’я України».

Клінічна характеристика обстежуваних хворих

Середній вік обстежених дітей становив 10,0 ± 0,2 року. Переважна більшість дітей (94,7 %) була молодшого та середнього шкільного віку. При вивченні гендерної складової виявлено переважання хлопчиків у групах БА та БА + АР (57,1 ± 9,0 % та 83,3 ± 7,0 % відповідно). Дівчаток було дещо більше лише у групі з ізольованим АР (58,3 ± 10,0 %).

Середня тривалість захворювання на АР становила 5,10 ± 0,48 року. При цьому частка хворих із сезонними проявами АР виявилась більшою у групі дітей, хворих на ізольований АР, тоді як у групі БА + АР більша частка пацієнтів мала цілорічні прояви (58 ± 10 % та 42 ± 9 % відповідно, р < 0,05). При ізольованому АР помірна ступінь тяжкості риніту була у 54 ± 10 %, а у групі БА + АР — у 53 ± 9 %. Контрольований перебіг АР спостерігався у 64 ± 8 % пацієнтів. На момент початку проведення дослідження серед пацієнтів з групи АР терапію отримували 75 ± 8 %.

Середня тривалість захворювання на БА становила 5,70 ± 0,41 року. При ізольованій БА переважна більшість пацієнтів мала прояви інтермітуючої астми — 54 ± 9 %, легка персистуюча форма була виявлена у 27 ± 9 % з них, а персистуюча середнього ступеня — у 19 ± 7 %. При поєднанні БА та АР також найчастіше зустрічався інтермітуючий перебіг астми — 66 ± 9 %, а у решти пацієнтів було діагностовано легку персистуючу астму — 34 ± 9 %. На момент включення у дослідження астма була контрольованою у 88 ± 4 % дітей, у решти (12 ± 4 %) — частково контрольованою. Базисну терапію отримували 57 ± 6 % дітей, а серед пацієнтів, які отримували базисну терапію, у групі дітей з БА конт–рольований перебіг астми спостерігався у 82 ± 7 % випадків, а у групі дітей БА + АР — у 91 ± 5 % випадків.

Причинно-значущими алергенами при ізольованому АР були: пилкові алергени — у 54 ± 10 % випадків, епідермальні алергени — у 37 ± 9 %, плісняві гриби — у 25 ± 8 %, побутові алергени — у 8 ± 5 % випадків. При ізольованій БА як причинно-значущі алергени були виявлені: пилкові — у 62 ± 9 % випадків, епідермальні — у 33 ± 9 %, плісняві гриби — у 20 ± 8 %, побутові алергени — у 25 ± 8 % випадків. У випадку поєднання АР та БА структура причинно-значущих алергенів була такою: пилкові алергени — у 29 ± 9 %, епідермальні алергени — у 33 ± 9 %, плісняві гриби — у 12 ± 6 %, побутові алергени — у 37 ± 9 %. У більшості хворих відзначались еозинофілія та підвищення рівня загального IgE, що підтверджує атопічну природу захворювання. При цьому суттєвої різниці в середніх рівнях еозинофілів та IgE між групами ми не виявили.

Результати та обговорення

При аналізі патернів респіраторної захворюваності було виявлено, що діти з алергічними захворюваннями респіраторного тракту хворіють на ГРВІ на 30 % частіше порівняно з групою контролю, найбільша частота спостерігалась у групах дітей з наявністю БА. Як свідчать дані табл. 1, найвищою частота респіраторної захворюваності виявилась у хворих на БА. Вони хворіли не тільки майже у 2 рази частіше, ніж діти контрольної групи, але вірогідно частіше, ніж діти з АР. Майже такою ж високою була захворюваність у групі з поєднанням АР та БА. Найнижчою частота ГРІ була у дітей з ізольованим АР, але все одно вона виявилась вірогідно вищою, ніж у групі контролю. Крім того, діти з БА вірогідно частіше переносили ГРВІ у вигляді захворювань нижніх дихальних шляхів (81,0 ± 0,8 % — у групі БА, 83,0 ± 0,7 % — у групі АР + БА, р < 0,05 порівняно з групою контролю). Більш часте залучення нижніх дихальних шляхів у запальний процес при ГРВІ супроводжувалось вірогідним подовженням середньої тривалості одного епізоду захворювання. Найбільшим цей показник виявився в групі дітей, хворих на БА та АР, — майже у 2,6 раза, ніж у групі контролю, тоді як при ізольованій БА — у 2 рази вищим, а при АР — в 1,5 раза.

Проведений аналіз рівнів АМП в секреті верхніх дихальних шляхів у дітей, хворих на алергічні захворювання респіраторної системи, виявив статистично значущі відмінності рівнів HbD-2 між досліджуваними групами. Так, рівні HbD-2 у секреті ротової порожнини були вірогідно нижчими, ніж у контролі, у всіх досліджуваних групах, найбільш у дітей, хворих на БА + АР (на 50 %). У дітей, хворих на ізольований АР та ізольовану БА, рівні були нижчими в середньому на 22,4 та 39,2 % (рис. 1).

Також було виявлене вірогідне зниження рівнів LL-37 в секреті верхніх дихальних шляхів у дітей усіх досліджуваних груп порівняно з показниками групи контролю. Найнижчі рівні LL-37 було зареєстровано у хворих на БА (рис. 2).

Проведений кореляційний аналіз засвідчив, що рівні досліджуваних АМП зворотно залежали від ступеня тяжкості алергічної патології. Так, виявлено зв’язок середньої сили між рівнем LL-37 та ступенем тяжкості АР (r = –0,68; р < 0,05), ступенем тяжкості БА (r = –0,54; р < 0,05), а також між рівнем в секреті ротової порожнини HbD-2 та ступенем тяжкості АР (r = –0,64; р < 0,05). Сильний негативний зв’язок відзначався між рівнем HbD-2 та ступенем тяжкості БА (r = –0,86; р < 0,05). Рівень LL-37 зворотно залежав від факту відсутності контролю симптомів БА (r = –0,36; р < 0,05). Факт наявності базисної терапії на момент проведення дослідження мав вірогідно позитивний зв’язок як із рівнем LL-37 (r = 0,32; р < 0,05), так і HbD-2 (r = 0,73, р< 0,05). В той же час ми не виявили залежності рівнів АМП від тривалості захворювань, еозинофілії, IgE в сироватці крові та характером сенсибілізації.

Враховуючи виявлений сильний зв’язок між рівнями АМП у секреті верхніх дихальних шляхів і ступенем тяжкості захворювань, а також рівнем контролю захворювань, ми визнали за доцільне дослідити, чи не пов’язане зниження рівнів АМП виключно із наявністю поточного алергічного запалення в дихальних шляхах. З цією метою ми вивчили рівні АМП залежно від наявності симптомів захворювань. Результати наведені в табл. 2.

Як свідчать дані аналізу, рівні АМП у дітей за відсутності повного контролю симптомів БА виявились вірогідно нижчими, ніж при контрольованій БА: –HbD-2 — в 1,5 раза, LL-37 — в 1,1 раза, тоді як у хворих на АР різниці в рівнях АМП були несуттєвими. Разом з тим навіть за наявності повного контролю симптомів алергічних захворювань, тобто при мінімальному рівні алергічного запалення в дихальних шляхах, рівні АМП були вірогідно нижчими, ніж у дітей контрольної групи.

Аналіз зв’язків між рівнями АМП та показниками гострої респіраторної захворюваності дітей, хворих на АР та БА, виявив наявність зворотного зв’язку середньої сили між частотою ГРВІ та рівнем LL-37 в групі дітей з БА (r = –0,65; р < 0,05), а також зворотний слабкий зв’язок між рівнями LL-37 та HbD-2 в секреті ротової порожнини з середньою тривалістю одного епізоду ГРВІ при БА (r = –0,31; р < 0,05 та r = –0,48 відповідно; р < 0,05). Отримані дані демонструють можливість впливу низьких рівнів АМП на схильність до розвитку респіраторних інфекцій, до більш тривалого їх перебігу у дітей з алергічними захворюваннями.

Таким чином, ми виявили, що всім дітям з алергічними захворюваннями дихальних шляхів властиве зниження рівнів HbD-2 та LL-37 у секреті верхніх дихальних шляхів, що супроводжується збільшенням частоти та тривалості ГРВІ, які у більшості випадків призводять до загострення алергічної патології. Навіть при повному контролі симптомів (з проведенням базисної терапії чи без неї) рівні АМП у секреті ротової порожнини у дітей, хворих на БА та АР, залишаються зниженими. Тому ми визнали за доцільне вивчити ефективність застосування пробіотичного препарату, що містить лактобактерії LGG, як доповнення до стандартної (базисної) терапії з метою профілактики ГРВІ та пов’язаних із ними загострень алергічних захворювань. Як уже було зазначено вище, вибір даного пробіотика був зумовлений його доведеною ефективністю при профілактиці ГРВІ у дорослих і дітей, а також можливістю впливу на продукцію АМП.

Через 1 місяць прийому пробіотичного препарату ми спостерігали суттєвий приріст рівнів АМП у секреті верхніх дихальних шляхів. Так, рівень HbD-2 в динаміці зріс майже на 27 %, практично до рівнів контрольної групи, на відміну від групи порівняння (рис. 3).

Ще більш вираженим виявилось збільшення рівнів LL-37 у секреті ротової порожнини — після прийому LGG протягом 1 місяця вони зросли майже на 60 %, тоді як у групі порівняння відмінності були незначними (рис. 4).

Катамнестичне спостереження протягом 1 року показало суттєве зниження частоти ГРВІ у дітей з основної групи в середньому на 26 %. Максимальний ефект зниження частоти ГРВІ спостерігався протягом перших 3 місяців. Крім того, у дітей основної групи протягом наступного після проведеного лікування року на 16,5 % зменшилась частка інфекцій нижніх дихальних шляхів, тоді як у групі порівняння вона знизилась всього на 3 %. Зменшення частоти залучення нижніх дихальних шляхів у запальний процес при ГРВІ супроводжувалось вірогідним зниженням середньої тривалості одного епізоду захворювання загалом на 22,6 %. У групі порівняння зниження середньої тривалості ГРВІ було несуттєвим і залишилось майже на тому самому рівні. Також спостерігалось зниження частоти вірус-індукованих загострень алергічної патології у дітей основної групи на 25,7 %, тоді як у групі порівняння частота вірус-індукованих загострень знизилась всього на 10,3 %.

Узагальнюючи вищевикладені дані, можна стверджувати, що прийом пробіотичного препарату, який містить штам LGG, протягом 1 місяця супроводжувався як приростом рівнів АМП в секреті верхніх дихальних шляхів у дітей, хворих на АР та БА, так і вірогідним зниженням показників гострої респіраторної захворюваності та зниженням частоти пов’язаних з респіраторними інфекціями загострень алергічної патології. Відповідно до існуючих уявлень, механізм впливу LGG на продукцію АМП, швидше за все, може бути опосередкований мікробіомом кишечника [2, 13, 14]. Метаболіти LGG, отримані після ферментації пробіотика мікробіомом кишечника, шляхом зв’язування з рецепторами жирних кислот активують сигнальний білок STAT3, дозволяючи модулювати гени для збільшення експресії АМП [10]. Позитивний вплив LGG на показники респіраторної захворюваності, на нашу думку, пов’язаний з підвищенням рівнів АМП у секреті верхніх дихальних шляхів, хоча можуть мати місце й інші механізми, вивчення яких може стати метою подальших досліджень, також як і вивчення впливу різних режимів прийому пробіотика.

Висновки

1. Діти з алергічними захворюваннями респіраторного тракту характеризуються більшою частотою ГРІ (на 30 %) з більш частим залученням у запальний процес нижніх дихальних шляхів (на 72 %), що обумовлює більшу тривалість захворювань (на 95 %) порівняно із здоровими дітьми.

2. У дітей з алергічним ринітом і бронхіальною астмою виявлене суттєве зниження рівнів антимікробних пептидів у секреті верхніх дихальних шляхів порівняно з групою контролю. Рівні HbD-2 у дітей, хворих на АР, були нижчими в середньому на 22,4 %, у дітей, хворих на БА, — на 39,2 %, а при поєднанні цих нозологій — на 50 %. Показники рівнів LL-37 у дітей, хворих на АР, були нижчими, ніж в контролі, на 51,2 %, при БА — на 66 %, при БА та АР — на 59,1 %.

3. Виявлено, що на рівні АМП в секреті верхніх дихальних шляхів найбільш негативно впливає ступінь активності алергічного запалення, що супроводжується відсутністю контролю симптомів, а позитивно — прийом препаратів базисної терапії та відсутність симптомів. Разом з тим навіть за наявності повного контролю симптомів алергічних захворювань, тобто при мінімальному рівні алергічного запалення в дихальних шляхах, рівні АМП були вірогідно нижчими, ніж у дітей контрольної групи.

4. Встановлено, що існує зворотний зв’язок між рівнями АМП та частотою і тривалістю ГРВІ у дітей з алергічними захворюваннями, найбільш виражений при БА.

5. Прийом пробіотичного препарату, що містить штам Lactobacillus rhamnosus GG, протягом 1 місяця додатково до базисної терапії АР та БА сприяв вірогідному підвищенню рівнів HbD-2 (в середньому на 27 %) та LL-37 (в середньому на 60 %) у секреті верхніх дихальних шляхів, що супроводжувалось зниженням частоти ГРІ в середньому на 26 % (в тому числі й епізодів із залученням нижніх дихальних шляхів), зменшенням середньої тривалості ГРІ на 22 % протягом наступного року та зниженням вірус-індукованих загострень на 25,7 %.

Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів та власної фінансової зацікавленості при підготовці даної статті.

Участь авторів в підготовці статті: Больбот Ю.К. — розробка концепції та дизайну дослідження, обробка статті на фінальному етапі; Бордій Т.А. — збір даних та їх аналіз, написання тексту статті, критичний огляд результатів дослідження; Віленський Я.В. — збір даних та їх аналіз, відповідальність за статистичну обробку даних, написання тексту статті.