Фиброзные изменения в легочной ткани ограниченные что это: Фиброз легких: симптомы, лечение и профилактика

Лечение легочного фиброза, услуги пульмонолога, пульмонологическое отделение

Легочный фиброз или Идиопатический легочный фиброз (также ИЛФ) специфическое поражение легких, морфологическим субстратом которого является интерстициальная пневмония. Синонимы идиопатический фиброзирующийальвеолит (ИФА), криптогенныйфиброзирующийальвеолит.

Если проще то легочный фиброз это заболевание легких неизвестного происхождения, характеризующееся прогрессирующей отдышкой и фиброзными изменениями в легких. Эти изменения приводят к затруднению дыхания.

При этой болезни повреждаются воздушные мешочки (альвеолы) в легких, которые отвечают за насыщение крови кислородом. Так же повреждение легких вызывает развитие фиброзной ткани, рубцовой деформации легких. Эти болезненные изменения в легочной ткани проявляется у пациента в виде кашля и прогрессирующей одышке.

Люди, которые страдают ИЛФ, обычно старше 40 лет, чаще болеют мужчины, летальность при ИЛФ составляет 3,3 случая на 100000 населения (для мужчин) и 2,5 на 100000 у женщин. Это — очень тяжелая болезнь имеет прогрессирующее течение, приводит к значительным ухудшениям в течение долгого времени.

Почему я заболел легочным фиброзом?

Медицинской науке во всем мире неизвестна причина возникновения ИЛФ. Известны группы риска, в которых пациенты могут заболеть ИЛФ. Это следующие категории людей:

  • Курильщики
  • Люди, вдыхавшие много и длительное время летучие ядохимикаты или промышленные загрязнения
  • Люди, связанные с вдыханием мельчайшей органической и неорганической пыли (мука, работники птицеводческих ферм, производство удобрений) в течение многих лет
  • Семейная предрасположенность к развитию легочного фиброза

Каковы симптомы легочного фиброза?

Характеристика симптомов:

  • Незаметное и медленное начало болезни
  • На момент обращения к врачу длительность симптомов может составить 1-3 года, и никогда менее 3 месяцев

Ведущие симптомы могут включать:

  • Одышка при физической нагрузке, одышка носит прогрессирующий характер
  • Сухой кашель, кашель с мокротой встречается у 20% пациентов с ИЛФ изменение ногтевых фаланг в виде «барабанных палочек»

Есть ли тесты на легочный фиброз?

— Да.

Пульмонолог проведет Вам следующие исследования:

  • Анализы крови, чтобы исключить другие заболевания, которые могут приводить к таким жалобам. Необходимо знать, что нет никакого специального анализа крови на ИЛФ!
  • Дыхательные, функциональные тесты (ФВД, бодиплетизмография +диффузия). Эти тесты позволяют показать вызвана ли Ваша одышка ИЛФ или другой болезнью. Например, такой как эмфизема легких.
  • Компьютерная томография высокого разрешения (КТВР, МСКТ КТВР) это специальное рентгенографическое исследование. Достоверность диагноза ИЛФ при применении использовании этого метода составляет 90%. На снимках отчетливо видны все фиброзные изменения легких вызванных ИЛФ
  • Если доктор не уверен, что у Вас есть ИЛФ после компьютерной томографии, он должен предложить проведение биопсии легкого. Это хирургическое вмешательство позволяющее взять участок поврежденной ткани и оценить образец под микроскопом. Эффективность метода 100%, при правильной методике забора образцов.

Как легочный фиброз лечат?

— на сегодняшний день в мире нет никакого лечения, чтобы вылечить ИЛФ. Это заболевание

характеризуется медленным, но необратимым ухудшением.

Но совместно с Вашим врачом Вы можете уменьшить выраженность некоторых симптомов и еще более замедлить процесс развития болезни.

Если Вы курите, то необходимо бросить курить — это крайне важно для Вас.

Лечение, назначенное докторами может включать:
  • Кислородотерапию – она необходима при ухудшении состояния и нарастании одышки. Дышат пациенты через специальные кислородные концентраторы в домашних условиях. В продаже имеется портативные концентраторы, позволяющие даже гулять с ними.
  • Легочная реабилитация – в легочной реабилитации, люди изучают упражнения и способы дышать, что эффективно облегчает дыхание.
  • Медикаментозное лечение включает использование глюкокортикостероидов в комбинации с цитостатиками.
  • Обязательным элементом терапии лечение изжоги. Изжога – это состояние и жалоба вызванная забросом кислоты из желудка в пищевод. Попадание кислоты в глотку, а затем в трахею может усилить симптомы ИЛФ. Если с изжогой удается справиться, то и развитие ИФЛ замедлиться.
  • Пересадка легкого – это серьезное хирургическое вмешательство, при котором заменяется одно или оба легких. В Москве уже успешно проводятся эти сложные операции. Операция по пересадке легких становится возможной при соблюдения ряда условий.
  • Важную роль в профилактике обострений при ИЛФ играют профилактическая вакцинация от гриппа и пневмоний. Ваш доктор всегда поможет Вам выбрать правильную вакцину и сроки ее проведения.

Клинические испытания препаратов для лечения ИФЛ активно ведутся во всем мире, но пока средство не найдено и медицина бессильна в радикальном решении проблемы медикаментозным путем.

Что такое фиброз лёгких и чем он опасен?

Фиброз легких представляет собой заболевание, при котором легочная ткань замещается на соединительную. При фиброзе легких вырабатывается большое количество коллагена. Соединительная ткань со временем разрастается и образует рубцовые изменения. Такой патологический процесс необратим, поэтому основное лечение направлено на полное выздоровление и улучшение качества жизни больного.

Фиброзные изменения в легких возникают на фоне:

  • инфекционного заболеваниях;
  • аллергической реакции;
  • воздействия лучевой терапии;
  • гранулематозного типа патологии;
  • длительном вдыхании пыли.

Причины фиброза легких не зависят от возраста человека. Данное заболевание диагностируется как у взрослых, так и у детей. В группе особого риска находятся лица, работа которых предусматривает контакт с органической и неорганической пылью. Например, со стружкой, мукой, плесенью, цементом, асбестом и песком. В этом случае пыль выступает источником заболевания легких, которые способны привести к развитию фиброза.

Причинным фактором развития патологии может послужить прием некоторых лекарственных препаратов. В некоторых случаях линейный фиброз легких развивается на фоне пневмонии, туберкулеза, ревматоидного артрита, волчанки или васкулита.

Провоцирующие факторы развития фиброза могут быть вызваны как внутренними, так и внешними раздражителями. Процент заболевания напрямую зависит от экологии. Чем выше загрязненность воздуха и окружающей среды, тем выше вероятность развития фиброза легких.

Доказано, что вредные привычки, в том числе и курение, приводят к разрушению легочной ткани и нарушению нормального функционирования альвеол. В 80% случаев у злостных курильщиков фиброз легких диагностируется чаще, чем у не курящих.

Фиброзные изменения в легких могут быть локальными (очаговыми) и диффузными.

Локальный фиброз легких представляет собой разрастание соединительное ткани в результате воспалительного или дистрофического процесса. В группе особого риска находятся пожилые лица, иммунологическая реактивность которых значительно ослаблена. В этом случае очаговый воспалительный процесс поражает лишь небольшой участок легких. Легочная ткань при этом уплотняется, и объем легкого уменьшается. Пораженный участок имбибирован угольным пигментом в результате нарушения лимфооттока.

Ограниченные фиброзные изменения не влияют на газообменные функции и механические способности легких. Поэтому клиническая картина может быть скрытой. В некоторых случаях пациенты могут и не подозревать о наличие заболевания.

Пневмосклероз легких развивается на фоне хронических обструктивных патологий, инфекционных и инвазивных заболеваний или наследственных легочных болезней.

Диффузный фиброз протекает тяжелее за счет того, что воспалительный процесс затрагивает большую часть легкого. Органы дыхания при этом уплотняются и уменьшаются. Газообменные функции и механические свойства легких нарушаются. В пораженном участке наблюдаются обширные поля коллагеновых волокон. В субплевральных отделах наблюдаются микроцисты, которые способны распространяться и поражать достаточно крупные участки. В некоторых случаях патологический процесс затрагивает и сосудистую сеть легких.

Фиброз легких может быть односторонним или двусторонним. Фиброз классифицируют на интерстициальный и прикорневой.

В клинической практике чаще всего диагностируются идиопатические фиброзные изменения. Данная форма преобладает у курящих мужчин в возрасте 50-60 лет. Идиопатический легочный фиброз может развиваться от нескольких месяцев до нескольких лет. В медицинской практике такую форму фиброза называют пневмонией.

Причинные факторы, провоцирующие развитие идиопатического фиброза, на сегодняшний день до конца не изучены. Однако доказано, что такая форма фиброза может развиваться на фоне генетических и экологических факторов.

Клиническая картина идиопатических изменений в легких выглядит следующим образом: у больного появляется одышка и кашель. Как правило, симптомы обостряются после физической нагрузки. Характерной особенностью идиопатического фиброза являются сухие мелкопузырчатые хрипы. Температура тела находится в норме, однако, в некоторых случаях ее показатели могут достигать 38 °С.

Оставлять без лечения фиброз легкого ни в коем случае нельзя. Это может привести к легочной недостаточности и к летальному исходу.

Диагностировать фиброз легких на ранней стадии развития достаточно трудно, потому как симптомы заболевания остаются срытыми. Патологические изменения могут длительное время активно развиваться и при этом ни как себя не проявлять. Согласно статистике, выявить фиброз легкого на начальной стадии удается лишь у 2-х пациентов из 10-ти.

Признаки заболевания проявляются в виде сильной одышки и приступов кашля. Как правило, многие пациенты игнорируют первые проявления фиброза и не обращаются к врачу. Такое поведение может привести к развитию серьезных осложнений.

В связи с активным развитием патологических изменений у больного поднимается температура тела, и нарушается ритм дыхания. Дыхание становится частым и не глубоким. В некоторых случаях возможны проявления сердечной недостаточности и развитие бронхита.

На поздних этапах развития патологии слизистая ротовой полости и пальцы приобретают синюшный оттенок.

Сухой кашель со временем становится мокрым. Больной может испытывать болевые ощущения в области груди. Фиброз легких сопровождается повышенной потливостью и наличием хрипов в легких.

При тяжелых формах течения недуга клиническая картина распространяется за пределы дыхательной системы. Изменения могут наблюдаться в утолщении пальцев и выпуклости ногтевой пластины. Кроме этого, у больного набухают вены на шее и появляется оттек в нижних конечностях.

Общее состояние пациента постепенно ухудшается. Трудоспособность уменьшается, появляется слабость и вялость. Если своевременно не оказать больному медицинскую помощь, то велика вероятность развития инфекционных патологий.

Что будет если не лечить фиброз легких? Это может привести к развитию эмфиземы легкого, нарушению кровообращения, сердечной недостаточности, легочной гипертонии и раку.

Чтобы оценить состояние больного, учитываются не только его жалобы, но и проводится осмотр. Врач прослушивает и простукивает грудную клетку, проверяет дыхательную функцию и легочный объем.

Определение функции легких проводят при помощи специального теста. По силе выдоха определяется функция внешнего дыхания. С помощью оксигемометрии измеряется уровень содержания кислорода в крови.

Для получения полной клинической картины проводится инструментальная диагностика, которая включает рентгенографию, магнитно-резонансную, компьютерную томографию и биопсию.

На флюорограмме определяется диффузное или очаговое усиление легочного рисунка в периферической или нижней зоне легкого. В некоторых случаях на снимках можно обнаружить небольшие кистозные просветления. Компьютерная томография позволяет определить очаговые, сетевидные, субплевральные или периферийные затемненности легких. В случае развития осложнений проводят эхокардиограмму, которая позволяет выявить легочную гипертензию.

В случае необходимости проводится бронхоскопия при помощи специального эндоскопического оборудования. Данный способ диагностики позволяет тщательно изучить внутреннюю поверхность бронхов и определить масштаб пораженного участка.

В качестве диагностики проводится и биопсия легкого. Во время проведения процедуры врач берет небольшой кусочек легочной ткани и отправляет его на дальнейшее исследование. Биопсия проводится различными способами. Наиболее безопасным считается малоинвазивный хирургический метод, но в медицинской практике используется и бронхоскопия и бронхоальвеолярный лаваж.

Фиброзные изменения в легких являются необратимыми, поэтому полного выздоровления не происходит. Медикаментозная терапия направлена на устранение симптомов и улучшения качества жизни пациента. Консервативное лечение считается эффективным лишь на начальных стадиях развития недуга.

Лечение фиброза на начальных этапах проводится комплексное, поэтому в сочетании с приемом лекарственных препаратов врачи назначают кислородную терапию, дыхательную гимнастику и диету. Только такой подход способен предотвратить развитие серьезных осложнений.

В зависимости от состояния больного и выраженности симптомов врачи могут проводить вакцину от пневмонии.

Медикаментозное лечение включает прием стероидных лекарственных препаратов. Эти средства за короткий промежуток времени избавляют больного от неприятных симптомов заболевания. Курс лечения назначает лечащий врач, поскольку стероидные препараты могут вызывать побочные эффекты. Если вероятность ожидаемого результата лечения не оправдывает возможные риски, то лечение стероидными препаратами не проводится.

Консервативное лечение подразумевает прием бронхолитиков, муколитиков и глюкокортикостероидов. К группе этих лекарственных препаратов входит Эуфиллин, Сальбутамол, Амброксол, Дексаметазон и Преднизолон. Если такое лечение не приносит желаемого результата, то врачи назначают Преднизолон в комбинации с Азатиоприном или Циклофосфамидом. Но такое лечение может вызвать побочные эффекты, например, остеопороз, расстройство нервной системы, артериальную гипертензию.

Для предотвращения развития сердечной недостаточности больному назначают сердечные гликозиды, а именно, Строфантин и Метотрексат.

Для укрепления иммунной системы и восстановления защитных сил организма врачи проводят курс лечения витаминами и назначают общеукрепляющие мероприятия.

В случае неэффективности консервативного лечения врачи прибегают к радикальному способу лечения – трансплантации органа. Данная хирургическая процедура также проводится на тяжелых стадиях болезни, когда легкие уже не способны самостоятельно осуществлять передачу кислорода и углекислого газа в клетки. Трансплантация может проводится для замены одного или обоих легких.

Операция по пересадке здорового органа противопоказана при наличии у больного гепатита, ВИЧ-инфекции, почечной недостаточности, заболеваний сердца и печени. Для оценки состояния больного перед операцией врачи проводят соответствующие анализы и исследования.

Операция по пересадке одного легкого занимает около 4-7 часов. Пациентам, после операции, назначают пожизненное лечение иммуносупрессорными препаратами. Эти лекарства помогают снизить риск отторжения донорского органа.

С целью физиотерапии при фиброзе легких врачи рекомендуют проводить лечебный массаж грудной клетки, с помощью которого можно избавиться от приступов кашля и уменьшить проявление других симптомов недуга.

Массаж позволяет укрепить дыхательные мышцы, нормализовать приток крови и лимфы и улучшить дренажную функцию. На поздних этапах фиброза массаж противопоказан, так как он может спровоцировать активное развитие патологического процесса в легких. Массаж как вспомогательное мероприятие укрепляет мышечный каркас и восстанавливает физиологические свойства легких, что крайне важно в пожилом или детском возрасте.

Принцип проведения лечебного массажа включает такие виды движений, как растирание, поглаживание, разминание и постукивание. Сперва массируют грудную клетку, а затем массажные движения проводят на спине и шее.

Массирование выполняется руками или с помощью специальных приборов. Лечебный массаж бывает баночным, вибрационным, дренажным или медовым. Перед процедурой врачи рекомендуют теплое питье или муколитики. Это поможет отхождению мокроты. Длительность одной процедуры составляет не больше 20-30 минут.

Баночный массаж проводится с помощью специальных банок. Лечебное действие достигается за счет вакуума. В результате этого нормализуется приток крови. Перед проведением процедуры на тело наносится специальный крем, который способствует скольжению банок. После массажа следует избегать сквозняков.

Дренажный и вибрационный вид массажа предотвращает эмфизематозные изменения. При сопутствующих заболеваний сердца или гнойных процессов лечебная процедура не проводится. При выполнении процедуры массируется боковая поверхность грудной клетки.

Медовый массаж оказывает разогревающий эффект и тем самым нормализует кровообращение в тканях. При наличии аллергической реакции на компоненты меда массаж противопоказан. После массажа могут оставаться небольшие синяки и кровоподтеки.

При фиброзе легких назначают кислородную терапию. Она способствует увеличению эффективности медикаментозного лечения и улучшению самочувствия больного. Основная задача терапии заключается в увеличении концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе и в крови. При своевременно назначенной кислородной терапии активность и трудоспособность больного значительно продлевается.

Данное лечение позволяет уменьшить одышку, количество обострений болезни и улучшить качество жизни. Кислородная терапия благоприятно воздействует на физическое и психоэмоциональное состояние.

При своевременном лечении продолжительность жизни больного увеличивается на 4-7 лет. В связи с развитием медицинской технологии проводить кислородную терапию можно в домашних условиях. Источником кислорода выступают портативные баллоны со сжатым газом или жидким кислородом. Однако, проводить самолечение без назначения врача может быть опасно для здоровья. Курс лечения назначает только терапевт и пульмонолог после проведения соответствующей диагностики.

Кислородная терапия эффективна при лечении фиброза легких у детей. При появлении неприятных ощущений или прочих осложнений передозировки кислородом необходимо незамедлительно обратиться к врачу.

При фиброзе легких в качестве вспомогательной терапии можно проводить лечебную физкультуру. Врачи рекомендуют регулярно заниматься спортом, например, бегать по утрам или кататься на велосипеде. Полезной считается спортивная ходьба на свежем воздухе. Не менее эффективной является дыхательная гимнастика, которая помогает улучшить работу дыхательного аппарата и обогатить кровь кислородом.

При фиброзе легких на дыхательные мышцы приходится двойная нагрузка, что приводит к их утомлению. В процессе дыхания активное участие принимает тонкая мышечная перегородка, которая разделяет брюшную и грудную полость. Основная задача дыхательной гимнастики состоит в лечении утомления и напряжения дыхательных мышц.

Комплекс дыхательных упражнений способствует отхождению мокроты. Дыхательная гимнастика включает упражнения на брюшное, грудное и полное дыхание. Для выполнения первого упражнения необходимо занять исходное положение – стоя. Сделайте медленный и глубокий вдох. На вдохе грудная клетка должна оставаться в покое, выпячиваться должен только живот. На выдохе втягивайте живот как можно глубже.

При грудном дыхании живот должен оставаться не подвижным. На вдохе должна подниматься грудная клетка, а на выдохе – опускаться. Дыхание должно быть плавным и глубоким.

Завершить дыхательную гимнастику следует упражнением на полное дыхание. В этом случае начинайте упражнение с брюшного вдоха. Когда максимально выпучится живот, продолжите вдох до отказа за счет грудного отдела. Переход должен быть плавным и без рывков. Вторая часть упражнения начинается с выдоха брюшного отдела и заканчивается сужением грудной клетки.

Повторять такой комплекс упражнений следует каждый день по 4-6 раз на каждое упражнение. При регулярном выполнение дыхательной гимнастики улучшается крово- и лимфоток, нормализуется легочная вентиляция и предотвращаются застойные явления в легких.

Нормализовать газообмен поможет выдох с сопротивлением. Для этого необходимо подготовить стакан с водой, трубочку или соломинку для коктейля. Сделайте глубокий вдох через нос, а затем плавно сделайте выдох через соломинку. Повторите такое упражнение 7-10 раз.

Вывести мокроту из легких поможет выжимание лежа. Для этого займите исходное положение и прижмите колени к груди. Обхватите ноги руками и сделайте глубокий выдох. На вдохе опустите ноги на пол. Закончить упражнение можно кашлем.

Сбалансированное и правильное питание помогает улучшить общее состояние лицам, страдающим от легочных заболеваний. Неправильный рацион может усугубить общее состояние больного и вызвать воспаление дыхательных путей, аллергию, ожирение или окислительный стресс. Лечебная диета снижает риск заболевания раком, поддерживает здоровый вес и способствуют расслаблению дыхательных путей.

При фиброзе легких врачи рекомендуют уменьшить потребление соли. Суточная норма равняется 5-6 г соли. К сожалению, многие игнорируют эту рекомендацию. Большое потребление соли негативно сказывается на работе мышц дыхательных путей. Мышцы в этом случае сжимаются, и приток крови снижается. В результате этого нарушается функционирование легких. Соль препятствует выведению жидкости из организма. При фиброзе легких из рациона следует исключить консервы и полуфабрикаты.

Лечебная диета исключает из меню выпечку, растительное и подсолнечное масло, так как эти продукты содержат жирные кислоты омега-6 и трансизомеры жирных кислот. Эти вещества способны изменять реакцию организма и делать его уязвимым к различной инфекции.

Лицам, страдающим астмой, из рациона следует исключить пищевые добавки, которые содержатся в газированных напитках, соусах, сладостях, соках, вине.

В рационе лечебной диеты обязательно должны быть фрукты, содержащие витамин С: киви, апельсин и грейпфрут, абрикос. Также разрешается кушать морковь, брокколи, перец, шпинат, помидоры, орехи, злаки, мясо, морепродукты, творог, молоко и сыр. Врачи рекомендуют пить много воды. Полезно пить минеральную воду без газа, зеленый чай, отвар шиповника или компот.

Сбалансированный и питательный рацион восстанавливает защитные силы организма и укрепляет иммунную систему человека. При соблюдении диеты врачи рекомендуют исключить употребление алкогольных напитков и курение.

Лечение народными средствами считается эффективным при многих заболеваниях, и фиброз легких тому не исключение. Не стоит забывать, что народная медицина не является основным лечением. Ее используют в качестве вспомогательной терапии. Перед тем как приступить к лечению, необходимо проконсультироваться у врача, потому что некоторые рецепты могут вызвать аллергию. Очистить органы дыхания от слизи и мокроты помогут отвары, и настои. Лечение в домашних условиях целесообразно проводить только на начальной стадии заболевания, в противном случае возможны осложнения.

Пневмосклероз легких можно лечить отваром из шиповника и корней девясила. Для этого необходимо взять каждую траву по 1 ст.л. и залить 300 мл воды. Поставьте емкость на плиту и прокипятите содержимое в течение 10-15 минут. Готовый отвар остудите и процедите через сито. Пейте средство в течение дня небольшими порциями. Минимальный курс лечения – 2 месяца. Такой отвар выводит из легких слизь и мокроту, а также восстанавливает легочную ткань.

Облегчить общее состояние больного поможет отвар из аниса. Для приготовления рецепта потребуется 1,5 ст.л. семян аниса и стакан воды. Залейте водой семена и поставьте содержимое на плиту. Доведите отвар до кипения и снимите с огня. Принимайте по ½ стакана дважды в день.

Мощным андиоксидантом является розмарин. Он расслабляет бронхиальные пути и увеличивает циркуляцию легких. Нарежьте мелко свежие веточки розмарина. Залейте их водой в соотношении 1:1. Поставьте емкость в духовку на 1,5-2 часа. Затем добавьте немного меда. Полученное лекарство принимайте по 1 ч.л. 2 раза в день. Это средство поможет предотвратить рак.

Устранить одышку и кашель можно при помощи семян льна. Для приготовления настоя вам потребуется 1 ст.л. семян и 200 мл кипятка. Залейте водой семена и оставьте настой на 15-20 минут. Принимайте по 1/3 стакана 3 раза в сутки. Уже через 5-7 дней симптомы уменьшатся.

Не менее эффективным при фиброзе легких является травяной сбор из девясила, синюхи, омелы, боярышника и шиповника. Смешайте по 1 ст.л. каждого ингредиента, залейте траву 250 мл крутого кипятка. Принимайте настой по 100 мл утром и вечером.

При фиброзе легких можно делать компресс из капусты или лопуха. Для этого отбейте свежий и крупный лист до появления сока, приложите к груди и сверху накройте пищевой пленкой. Держите компресс 5-6 часов.

Методы лечения и профилактика фиброза легких

Фиброз – болезнь, при которой на легких образуются рубцы. У больных с этим диагнозом происходит постепенное разрушение легочной ткани, ее структура меняется. Поэтому прохождение кислорода сквозь стенки альвеол затруднено. Лечение непростое, требуется четко выполнять рекомендации врача, принимать выписанные таблетки, порошок Потаба от фиброза легких, другие лекарственные препараты.

Причины и симптомы

Заболевание преимущественно обнаруживают у пациентов пожилого возраста. Частыми причинами фиброза легких становятся:

  • генетическая предрасположенность;
  • воспалительные процессы, протекающие в легких;
  • инфекции различного рода;
  • отрицательное влияние окружающей среды;
  • последствия работы на вредных производствах;
  • аутоиммунные расстройства хронического характера;
  • осложнения после болезней легких;
  • побочные эффекты сильнодействующих лекарственных препаратов.

Определить, что болезнь развивается, происходят негативные изменения можно по следующим признакам:

  • одышка, увеличивающаяся после физических нагрузок;
  • сухой кашель, одолевающий больного приступами;
  • непроходящая боль в районе грудной клетки;
  • потеря веса;
  • общая слабость;
  • низкая работоспособность из-за быстрой утомляемости.

Диагностика заболевания

Этот диагноз встречается достаточно часто, есть много похожих болезней дыхательной системы с подобными симптомами. Поэтому при возникновении проблем требуется незамедлительно обратиться к врачу. Диагностировать фиброз можно только после проведения комплексного обследования.

Пациенту следует четко представлять, какой врач лечит фиброз легких, чтобы сразу обратиться за помощью к узкому специалисту. Точно определит заболевание пульмонолог, используя следующие методы диагностики:

  • анализ крови;
  • рентгеновское обследование легких;
  • МРТ и КТ легких;
  • биопсия легочной ткани;
  • тесты на дыхание.

Точное диагностирование позволяет своевременно начать действенное лечение.

Методы лечения и профилактика заболевания

Существует два вида этого заболевания. Фиброз может быть идиопатическим и интерстициальным. По форме фиброз делят на двусторонний или односторонний, тотальный или очаговый тип, когда болезнь поражает только небольшой участок легкого.

Как лечить фиброз легких, расскажет врач. Выбор методов терапии и лекарственных препаратов зависит от течения болезни, полученных результатов обследования. Пульмонолог назначает препараты, препятствующие формированию сопутствующих инфекций, способных ухудшить состояние пациента. Требуется остановить воспалительные процессы, чтобы успешно противостоять фиброзу.

В качестве дополнительных методик используют дыхательную гимнастику, требуется исключить провоцирующие факторы, из-за которых развилось заболевание. На поздних стадиях, если фиброз протекает тяжело, появляется необходимость проведения хирургической операции.

Если болезнь была своевременно диагностирована, на ранних стадиях используется лечение, направленное на сокращение размеров рубцов на легких.

Терапию легочного фиброза рекомендовано применять по следующему плану:

  • лечение основного заболевания;
  • торможение производства фиброзных клеток медикаментозными средствами;
  • купирование воспалительных процессов, развивающихся в организме;
  • рассасывание легочных тканей, которые были поражены заболеванием;
  • проведение эффективных мер профилактики.

Для пациента важно стабилизировать гормональный фон. Замедлить развитие болезни помогает кислородотерапия, часто используется физиотерапия, помогающая быстрее справляться с воспалительными процессами.

В качестве профилактики фиброза рекомендуется выполнять следующие рекомендации, помогающие сохранить здоровье:

  1. При работе на вредных производствах требуется использовать средства индивидуальной защиты.
  2. Необходимо отказаться от вредных привычек.
  3. Заботиться о своем здоровье, своевременно лечить инфекции.
  4. Следить за состоянием органов дыхания.

Необходимо исключить образование осложнений на фоне фиброза. Ими являются дыхательная недостаточность, туберкулез, альвеолит, хроническое легочное сердце, легочная гипертензия, пневмония, высока вероятность образования вторичных инфекций. Болезнь должна прекратить прогрессировать, дыхательные функции полностью восстановиться.

Диета при фиброзе легких

Поскольку один из факторов, способствующих лечению фиброза, это правильное питание. В этом случае в рацион следует включить:

  • каши из овсяной, гречневой или пшеничной перетертой крупы;
  • выпечка, не содержащая дрожжей;
  • тыква, картофель, свекла и другие овощи, содержащие в составе крахмал;
  • любые разновидности капусты;
  • сухофрукты;
  • морская капуста в ограниченных количествах;
  • сезонные фрукты с низкой кислотностью;
  • говяжье и свиное постное мясо;
  • мясо кроликов;
  • морская рыба, относящаяся к нежирным сортам;
  • до двух белков куриных яиц;
  • молочные продукты с небольшим уровнем жирности;
  • молочный суп, заправленный макаронами;
  • растительное масло;
  • мед.

Рацион должен быть направлен на восстановление органов и тканей, поврежденных заболеванием. Это вспомогательный, но очень важный фактор терапии. Также важно, чтобы пациент не ощущал себя голодным.

На правах рекламы

что это такое фиброзные изменения корней на флюорограмме, продолжительность жизни, как лечить, дыхательная гимнастика и лечение народными средствами

Фиброз легких — это не слишком распространенный диагноз, который часто выявляют совершенно случайно — при ежегодной и обязательной флюорографии. Но развитие такого недуга точно не получится оставить без внимания.

Что такое фиброзные изменения?

Если фиброз поражает легкие, эти основные органы дыхательной системы подвергаются фиброзным изменениям — в них формируется рубцовая ткань (ее также часто называют соединительной). Она может разрастаться и нарушать выполнение основных функций легких. В результате наличия фиброзных изменений легочная ткань не может полноценно растягиваться, становится неэластичной. Патологические процессы затрудняют проникновение углекислого газа, а также кислорода через стенки альвеол.

Фиброз легких становится причиной гипоксии — кислородной недостаточности. Это состояние считается достаточно тяжелым и на сегодняшний день не поддается излечению на все 100%.


Является ли это раком?

Фиброз легких считается серьезнейшей патологией, но не имеет ничего общего с раковыми опухолями. Такой недуг не сопровождается возникновением новообразования, а вызывает замещение здоровых тканей соединительными, что, в свою очередь, является результатом чрезмерной выработки коллагена. При прогрессировании недуга в легком формируется грубый рубец — фиброзный тяж.

При фиброзе легких соединительные ткани распространяются лишь до определенных пределов, они не способны давать отсевов и провоцировать проблемы (очаги) в прочих органах. Таким образом, данное заболевание никак не может считаться раком и рассматриваться с ним на одном уровне.

Причины

Чаще всего возникновение фиброза легких связано с длительным течением инфекционных либо простудных болезней и рассматривается, как осложнение таких недугов. Так, патологическое разрастание соединительных тканей может быть следствием:

  • Инфицирования палочкой Коха (туберкулеза легких).
  • Различных ОРВИ (и гриппа в том числе).
  • Воспаления легких (пневмонии).

Воспалительные процессы чаще всего приводят к формированию так называемого линейного фиброза.

Иногда провоцирующими факторами возникновения фиброзных изменений становятся внешние обстоятельства и прочие заболевания. Среди возможных причин можно выделить:


  • Некоторые аутоиммунные недуги, связанные с патологиями соединительных тканей, в частности, ревматоидный артрит либо волчанку.
  • Негативное влияние различных факторов на дыхательную систему. Чаще всего виновниками становятся профессиональные вредности, к примеру, органическая либо неорганическая пыль. Отдельно стоит выделить активное и пассивное курение.
  • Продолжительный прием некоторых медикаментов, в частности, химиотерапевтических, а также антиаритмических.
  • Влияние облучения (лучевой терапии). Такой фиброз также получил отдельное наименование — постлучевой.
  • Аллергические заболевания, которые протекают в течение длительного времени и не лечатся либо не поддаются направленной коррекции.

В ряде случаев врачи так и не могут определить причин развития фиброза легких. При этом речь идет об идиопатических фиброзных изменениях.

Виды заболевания

Существует несколько вариантов классификации фиброза легких. В частности, болезнь может быть:

  • Односторонней. Как понятно из названия, в таком случае речь идет о поражении лишь одного легкого.
  • Двухсторонней. В такой ситуации, фиброзные изменения обнаруживаются в обоих легких.

Кроме того, достаточно популярной считается классификация заболевания в зависимости от степени тяжести. Медики выделяют:

  • Пневмофиброз. При такой патологии у пациента обнаруживаются лишь ограниченные участки изменений в легких, которые проявляются несущественным разрастанием тяжистых соединительных тканей.
  • Пневмосклероз. В результате развития такого поражения участки легких замещаются грубыми соединительными тканями, что приводит к формированию фиброза бронхов и легких.
  • Цирроз легких. При подобном варианте болезни полностью все легкое замещается соединительной тканью. Это наиболее тяжелая разновидность недуга.

Важная часть классификации заболевания — деление на виды в зависимости от локализации фиброзных изменений. Возможно развитие:

  • Интерстициального фиброза. В этом случае у больного соединительная ткань приводит к утолщению межальвеолярных перегородок легких.
  • Перилобулярного фиброза. При этом соединительные ткани образуются против дольных перемычек.
  • Периваскулярного фиброза. Такой недуг тесно связан с воспаленными сосудами — соединительная ткань формируется именно вокруг них.
  • Альвеолярного фиброза. В результате таких изменений утолщается альвеолярная мембрана.
  • Перибронхиального фиброза. При таком недуге соединительная ткань образовывается на тканях около бронхов.

Локальная форма (очаговый)

Локальный фиброз легкого — это довольно коварное заболевание, при котором фиброзные изменения захватывают лишь ограниченную часть легкого. Подобное развитие событий может никак не отражаться на самочувствии больного в течение достаточно длительного времени — нескольких месяцев, а то и лет. Однако болезнь склонна к прогрессированию, очаги могут разрастаться, объединяться между собой и формировать целые комплексы соединительных тканей. В этом случае недуг проявляется достаточно яркой симптоматикой. Но при своевременной диагностике патологические процессы иногда удается приостановить.

Очаговый фиброз опасен тем, что в результате долгого игнорирования болезни есть риск развития цирроза — полного замещения органа соединительными тканями. В этом случае легкое, конечно же, не сможет работать, обеспечивая циркуляцию кислорода.

Диффузные изменения

Диффузная форма фиброза также довольно коварна. При такой болезни все легкое (одно или оба) равномерно затрагивает патологический фиброзный процесс. Стоит учитывать, что прогрессирование недуга может быть очень стремительным, поэтому крайне важно действовать быстро.

Симптомы

Как мы уже говорили выше, поначалу фиброзные изменения в легких могут совершенно не нарушать самочувствия пациента. Но в дальнейшем недуг может привести к довольно явному нарушению самочувствия, проявляясь:

  • Одышкой. Когда болезнь находится на ранней стадии развития, одышка случается лишь в ответ на физическую активность. Но прогрессирование болезни заставляет человека испытывать трудности с полноценным дыханием даже в покое.
  • Кашлем. Чаще всего он является сухим, однако может сопровождаться возникновением несущественного количества мокроты.
  • Бледностью и синюшностью кожи. Такие симптомы объясняются нарастающей гипоксией (дефицитом кислорода, от которого страдают все органы, системы и ткани).

Если фиброз прогрессирует, он приводит к появлению нарастающих нарушений самочувствия. Признаки болезни в этом случае распространяются за пределы бронхолегочной системы. Больного беспокоит:

  • Заметное изменение формы пальцев. Они становятся утолщенными, а ногтевая пластина — выпуклой.
  • Нарастающая сердечная недостаточность в сочетании с так называемым легочным сердцем. Подобное недомогание дает о себе знать постоянной одышкой, активным сердцебиением, отечностью на нижних конечностях, пульсацией шейных вен, а также загрудинными болями.
  • Чрезмерная усталость, выраженная слабость и утомляемость. Человек с фиброзом легких становится совершенно не способен к тяжелым физическим нагрузкам.

Нарушение полноценной структуры легких увеличивает риск развития всевозможных инфекционных недугов. Болезни при такой патологии могут протекать более ярко и длительно.

Диагностика

При появлении нарушений в работе бронхолегочной системы необходимо для начала обратиться за помощью к терапевту. После осмотра и сбора анамнеза такой специалист, скорее всего, отправит пациента к пульмонологу. Дальнейшая диагностика будет включать в себя:

  • Банальное прослушивание.
  • Исследование объема легких, а также анализ дыхательной функции в целом.
  • Рентгенографию грудины (на рентген-снимке можно рассмотреть наличие настораживающих изменений в легких).
  • Компьютерную томографию (КТ) либо магнитно-резонансную томографию (МРТ). Это более современные методы диагностики, благодаря которым можно точно увидеть изменения в легких, определить их характер и локализацию.
  • Биопсию легкого. Такое исследование позволяет визуально под микроскопом увидеть патологически измененные рубцовые ткани и убедиться в отсутствии раковых изменений. Кусочек органа для биопсии забирают при помощи малотравматичного исследования — бронхоскопии, при этом в дыхательные пути помещают специальные небольшие инструменты.

Обычно поставить точный диагноз пациентам с фиброзом легких удается после выполнения обзорного рентгенологического исследования. КТ или МРТ на сегодняшний день применяют не всегда, ввиду их малодоступности и дороговизны.

Изменения на флюорограмме

Флюорография считается разновидностью рентгенологического исследования, которое выполняется для массового обследования и обнаружения предположительных патологий легких на ранних стадиях развития. Данный метод является далеким от совершенства, тем не менее ежегодно он позволяет спасти множество жизней.

В частности, фиброз легких часто диагностируют именно при помощи флюорографии (ведь болезнь поначалу протекает практически бессимптомно).

Врач при исследовании снимка может обратить внимание на плеврофиброзное изменение, которое имеет вид затемнения. Далеко не всегда такой симптом указывает на развитие болезни, но в любом случае является поводом для дальнейшего проведения диагностических манипуляций.

Как лечить?

Те соединительные ткани, которые уже сформировались в легком, не могут трансформироваться обратно. Современные методы терапии мало способны остановить появление новых фиброзных тяжей в легких. Прогрессирование болезни приводит к развитию дыхательной недостаточности, что становится серьезной угрозой для жизни.

Лечение фиброза легких на сегодняшний день может включать в себя:

  • Консервативную терапию.
  • Реабилитационные нелекарственные методики (в частности, дыхательную гимнастику).
  • Оперативные методы воздействия — трансплантацию легких.

Всем пациентам необходимо отказаться от физических нагрузок, регулярно наблюдаться у пульмонолога и не заниматься самолечением. Само собой, крайне важную роль играет отказ от вредных привычек, особенно, от курения.

Терапия направлена в первую очередь на облегчение качества жизни пациента и профилактику дальнейшего прогрессирования нарушений в работе бронхолегочной системы.

Консервативная терапия

В основном все лекарства, используемые для терапии фиброза легких, можно разделить на три группы:

  • Гормоны-кортикостероиды. Одним из наиболее известных медикаментов такой группы можно назвать Преднизолон. При хорошей переносимости такого препарата пациентом, он может использоваться до 3 месяцев подряд (курсово). Однако стоит учитывать, что медикаменты этой группы очень часто вызывают побочные эффекты, например, остеопороз, гипертонию, миопатии и пр.
  • Цитостатики, подавляющие активность иммунитета (эффективны при аутоиммунных процессах и подавляют формирование соединительных тканей). Такие медикаменты используют при неэффективности кортикостероидов. Большинство из них имеют массу побочных эффектов, в частности, подавляют защитные силы организма и процессы кроветворения, могут нарушить работу ЖКТ и стать причиной облысения.
  • Антифиброзные средства. Одним из наиболее известных препаратов такого типа является Колхицин, способный подавлять синтез фибронектина. Также неплохого результата можно добиться при помощи лекарства Верошпирон, предупреждающего формирование фиброзных тканей во всех уголках организма.

Консервативная терапия фиброза легких может включать также применение прочих медикаментов. К примеру, для купирования одышки часто используют бронхорасширяющие средства, а при присоединении инфекции — антибиотики. При развитии проблем с сердцем не обойтись без медикаментов, влияющих на его функции (например, сердечных гликозидов).

Стоит отметить, что лекарственная терапия иногда кажется совершенно неэффективной. Но медикаменты все-таки замедляют прогрессирование патологии и помогают поддержать нормальную работу дыхательной системы.

Дыхательная гимнастика

Врачи подчеркивают, что нелекарственная коррекция фиброза легких играет очень важную роль для поддержания нормальной жизнедеятельности. Выполнение дыхательной гимнастики позволяет наладить максимально нормальный газообмен и поддерживать его в дальнейшем (по возможности), что облегчает жизнь больного и помогает избежать осложнений от гипоксии. Пациентам рекомендуется развивать три вида дыхания:

  • Брюшное. В этом случае больной должен выполнять дыхательные действия диафрагмой — дышать животом.
  • Грудинное. Тут дыхательные движения совершаются исключительно грудной клеткой, живот остается неподвижным.
  • Полное. Тут вдох осуществляется мышцами живота, а выдох — грудной клеткой.

Для тренировки легочного объема врачи советуют надувать воздушные шарики с использованием коктейльной трубочки. Если такое занятие дается слишком сложно, можно просто выдувать воздух в стакан с водой через трубку.

Чтобы облегчить одышку и прочие неприятные ощущения, вызванные болезнью, нужно:

  • Вдохнуть как можно глубже и замереть в таком положении на 5 сек. После половину воздуха нужно выдохнуть резко с максимальным усилием, а остаток — выдохнуть плавно.
  • Свободно дышать во время облегченных физических нагрузок (например, во время прогулки).
  • Плавно дышать во время кислородотерапии либо во время проведения специальных дыхательных массажей.

Есть отдельная группа упражнений, которые увеличивают работоспособность легких. Их стоит выполнять ежедневно в соответствии с рекомендациями врача:

  • Лягте. Вдыхая, подтяните коленки к грудной клетке. Выдыхая, вернитесь к исходному положению.
  • Дышите диафрагмой. Лягте и вдохните, раздувая живот, после выдохните, сжимая его.
  • Станьте ровно. На вдохе разводите руки в разные стороны, а на выдохе — складывайте их на груди так, чтобы ладони пытались достать до лопаток.
  • Сложите руки в замок. Вдыхая, заведите их замахом за голову, а выдыхая — опустите вниз между ног, наклоняясь при этом.
  • Стоя выполняйте вдохи и выдохи с разведением рук в диагональной плоскости (вверх и в стороны). При выдохе складывайте руки на груди, стараясь коснуться спины.
  • Станьте, расположите ноги на ширине плеч. При вдохе вытягивайте руки вперед и несколько приподнимайтесь на носки, а при выдохе — наклоняйтесь, как лыжник.

Опытные врачи рекомендуют обучаться дыхательной гимнастике у инструктора по физиотерапии. Специалист подскажет оптимальный перечень упражнений и поможет подобрать индивидуальную программу для успешного восстановления.

Лечение народными средствами

Методики народной медицины при фиброзе легких неспособны дать стойкого терапевтического эффекта. Между тем подобные методы воздействия несколько снижают негативную симптоматику болезни и укрепляют иммунитет, что делает жизнь больного более удовлетворительной. Пациентам с фиброзом может пойти на пользу использование:

  • Розмарина. Измельчите веточки такого растения, заварите кипятком в пропорции 1:1 и оставьте в термосе на 2 часа. Процедите готовое лекарство, а сырье отожмите. Подсластите медом и принимайте по 1 ст. л. 2 р. на день.
  • Сбора трав. Соедините равные доли горицвета весеннего, полевого хвоща, фенхеля и тмина. 1 ст. л. такого сбора заварите 1 ст. кипятка, поставьте на огонь и доведите до кипения. После снимите лекарство с плиты, остудите в течение 30 мин. и процедите. Пейте по 0,5 ст. дважды на день.
  • Семян аниса. 1 ст. л. такого сырья залейте 1 ст. холодной кипяченой воды. Отправьте смесь на огонь, доведите до кипения, после чего сразу уберите с плиты. Оставьте под крышкой до остывания, после процедите. Пейте по 0,5 ст. раз в сутки.
  • Семян льна. 1 ст. л. льняных семян заварите 1 ст. кипятка и оставьте на 20 мин. под крышкой. После процедите и выпейте за 1 прием вечером. Принимайте 1 раз в сутки.
  • Фиалки и орегано. Соедините по 1 ч. л. таких растений, заварите 0,5 л кипящей воды. Настаивайте под крышкой в течение 1 часа, после процедите и выпейте за три приема (утром, в обед и вечером).

Целесообразность применения средств народной медицины при фиброзе легких необходимо обязательно согласовывать с лечащим врачом. Рецепты альтернативного лечения могут не слишком хорошо сочетаться с применяемыми медикаментами, а также вызывать нежелательные побочные эффекты (в том числе аллергию).

Операция

Иногда пациентам с фиброзом легких врачи рекомендуют удалить функционально неполноценный ограниченный очаг в легких. Но такие вмешательства не слишком популярны. В основном об операции говорят в случаях тотального фиброза, который несет угрозу для жизни больного. Если консервативное лечение не позволяет достичь положительного результата, врачи задумываются о возможности трансплантации легких. Пересадку выполняют при наличии ряда соответствующих показаний:

  • При развитии сильной гипоксии (кислородного голодания).
  • При существенном уменьшении жизненной емкости легких.
  • При снижении диффузной способности пораженных органов в два раза.
  • При развитии тяжелой формы дыхательной недостаточности.

Иногда трансплантация становится единственной возможностью продлить жизнь пациентам с диффузным фиброзом, у которых продолжительность жизни по прогнозам будет не более двух лет.

Но к сожалению, у нас в стране трансплантационные возможности пока не слишком развиты и малодоступны.

Прогноз при легочной патологии

Фиброз легких отличается довольно неблагоприятным прогнозом для пациента, так как является совершенно необратимым и склонным к неуклонному прогрессу. Даже незначительные изменения в легких нарушают дыхательную функцию. И чем больше соединительной ткани в легких, тем больше риск развития необратимых патологических изменений, способных ухудшать качество жизни и сокращать ее продолжительность.

Наиболее негативный прогноз типичен для пациентов с острой формой заболевания, так как при ее развитии фиброзные изменения постоянно усугубляются. В то же время больные хроническим фиброзом с медленным течением имеют куда больше шансов на более-менее стабильную жизнь.

Осложнения и последствия

Наиболее распространенными негативными последствиями фиброза считаются следующие состояния:

  • Хроническая дыхательная недостаточность (дефицит кислорода в организме). Отмечено, что наступление такого осложнения быстрее наступает, если обнаружены фиброзные тяжи корней легких.
  • Легочная гипертензия.
  • Хроническое легочное сердце.
  • Осложнение вторичной инфекцией (присоединение воспалительного процесса в легких).

Именно осложнения фиброза приводят к летальному исходу. Но направленное комплексное лечение снижает риск их возникновения.

Сколько живут?

Средняя продолжительность жизни у пациентов с фиброзом превышает отметку в десять лет. Примерно 35% больным с таким диагнозом удается прожить более 20 лет. Однако такие данные актуальны лишь для пациентов с хронической формой заболевания. Острый и быстропрогрессирующий фиброз может унести жизнь человека всего за 2—3 года.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+


Фиброз легких: причины и лечение | Блог Medical Note о здоровье и цифровой медицине

Что такое фиброз легких?

Фиброзом легких называют патологию, при которой в тканях легкого образуется рубцовая (фиброзная) ткань.

Из-за этого эластичность тканей легких снижается. Кислород и углекислый газ хуже проходят сквозь стенки легочных пузырьков — альвеол.

Все это становится причиной нарушения дыхательной функции, одышки, нехватки кислорода. При отсутствии лечения и прогрессировании болезни срок жизни составляет не более трех лет.

В чем причины образования рубцов в легком?

Воспалительные процессы на альвеолах — основная причина формирования соединительной ткани и ее разрастания. Что может спровоцировать воспаление?

Важную роль отводят наследственному фактору. Склонность к фиброзу проявляется в семейном анамнезе у 20% больных.

Спровоцировать процесс фиброза легкого могут и другие факторы. Если есть семейная история болезни — риск значительно повышается.

Но и без наследственной предрасположенности фиброз легких возникает у тех, кто курит, занят на вредном производстве.

Чаще всего болезнь выявляется у людей старше 50 лет. Мужчин с таким диагнозом в 2 раза больше, чем женщин. Основная причина — курение.

Осложненные легочные болезни — альвеолит, асбестоз, туберкулез, саркоидоз, тяжелые пневмонии — тоже могут стать причиной фиброза тканей.

Именно по этой причине фиброз легких относят к осложнениям коронавирусной инфекции. Он может развиваться как следствие тяжелого воспаления легких.

Внелегочные патологии тоже могут провоцировать фиброз легкого. К ним относятся склеродермия, ревматоидный артрит, красная волчанка и т. д.

Интоксикации летучими химическими веществами, долгий прием некоторых лекарственных препаратов, радиоактивное излучение тоже приводят к разрастанию рубцовой ткани.

Среди лекарств, которые могут провоцировать легочный фиброз, метотрексат, антибиотик сульфасалазин, производные антимикробного вещества нитрофурана, средства от аритмии амиодарон, пропранолол.

Виды и формы фиброза легкого

Идиопатической (первичной) называют форму легочного фиброза с неустановленной этиологией — когда непонятно, почему возникла болезнь.

При интерстициальном легочном фиброзе есть возможность установить причину болезни. В зависимости от причин выделяют несколько видов.

Фиброзы вследствие пылевых заболеваний возникают на фоне силикоза, асбестоза — вдыхания силикатной пыли, мельчайших частиц асбеста.

Лекарственный легочный фиброз может развиваться из-за длительного курса терапии средствами от аритмии, химиотерапии опухолей, некоторых антибиотиков, антимикробных препаратов.

Фиброзы разных органов, в том числе и легких, возникают на фоне болезней соединительных тканей.

Легочный фиброз может поражать только часть одного легкого, целое легкое или весь парный орган.

Среди стадий выделяют фиброз или пневмофиброз с умеренным тяжистым разрастанием рубцовой ткани, склероз (пневмосклероз) с грубым замещением участков и цирроз легкого.

При последней стадии — циррозе — легочная ткань полностью замещается рубцовой. Повреждаются бронхи и кровеносные сосуды.

Симптомы легочного фиброза

Основной и ведущий симптом — это одышка.На начальной стадии фиброза легких она появляется только при физических нагрузках.

С прогрессированием заболевания и разрастанием фиброзной ткани газообмен ухудшается. Ощущение нехватки воздуха нарастает, одышка появляется даже в состоянии покоя.

Кашель — тоже один из ведущих признаков фиброзных изменений в тканях легких. Как правило, он сухой, непродуктивный. Возможно отделение небольшого количества мокроты.

Один из вероятных признаков — гастроэзофагеальный рефлюкс с частой изжогой.

Из-за недостатка кислорода нарушается кровообмен. Первыми страдают кожные покровы. Это заметно по бледности, цианозу (синюшному оттенку кожи).

Слабость, нарастание утомляемости, невозможность к тяжелой, а затем умеренной и легкой физической нагрузке тоже входят в признаки фиброза легких.

Если болезнь длительная, у половины пациентов начинается изменение формы пальцев рук — синдром «барабанных палочек». Они становятся толще, ногтевая пластина выпуклая, похожа на лупу.

При значительном поражении легких симптоматика дополняется картиной «легочного сердца», признаками сердечной недостаточности. В этом списке признаков — выраженная одышка, ускоренное сердцебиение, отечность ног, боли за грудиной, набухание, пульсация вен на шее.

Как лечат фиброз легких?

Специальной и эффективной терапии для легочного фиброза нет.

Ведутся разработки и тестирование препаратов, направленных на уменьшение количества рубцовой ткани — для течения всех видов фиброзов.

Некоторые, в частности, иммунодепрессанты, способны уменьшать процесс рубцевания за счет подавления реакции организма на воспаление. Однако список побочных эффектов от такой терапии пока слишком велик.

К основным рекомендациям лечения относят исключение воздействия вредных факторов — курения, профессиональных вредностей, лечение основного заболевания.

Помогает поддерживать состояние пациента кислородотерапия, некоторые противовоспалительные препараты.

Если фиброз выражается ограниченными участками пневмосклероза и клинически не проявляется, терапию не проводят.

При наличии тотального фиброза помогает только хирургическое лечение: удаление части легкого или его пересадка.

Чем опасен фиброз легких?

При фиброзе легкого к опасным осложнениям относят хроническую дыхательную недостаточность и все последствия нехватки кислорода для организма.

Средняя продолжительность жизни при идиопатическом легочном фиброзе — 3 года.

Воспаления легких любой этиологии — бактериальной или вирусной — возникают легче и протекают намного тяжелее, чем у здоровых людей.

Болезнь легче предупредить, чем вылечить. Для профилактики надо отказаться от курения, использовать средства индивидуальной защиты на вредной работе, своевременно лечить воспалительные процессы в легких.

Если требуется прием лекарственных средств, повышающих риск фиброза, нужен регулярный контроль состояния легочных тканей: рентген, КТ, МРТ, дыхательные тесты.

Линейный участок уплотнения легочной ткани – Вопрос пульмонологу

Если вы не нашли нужной информации среди ответов на этот вопрос, или же ваша проблема немного отличается от представленной, попробуйте задать дополнительный вопрос врачу на этой же странице, если он будет по теме основного вопроса. Вы также можете задать новый вопрос, и через некоторое время наши врачи на него ответят. Это бесплатно. Также можете поискать нужную информацию в похожих вопросах на этой странице или через страницу поиска по сайту. Мы будем очень благодарны, если Вы порекомендуете нас своим друзьям в социальных сетях.

Медпортал 03online.com осуществляет медконсультации в режиме переписки с врачами на сайте. Здесь вы получаете ответы от реальных практикующих специалистов в своей области. В настоящий момент на сайте можно получить консультацию по 74 направлениям: специалиста COVID-19, аллерголога, анестезиолога-реаниматолога, венеролога, гастроэнтеролога, гематолога, генетика, гепатолога, гериатра, гинеколога, гинеколога-эндокринолога, гомеопата, дерматолога, детского гастроэнтеролога, детского гинеколога, детского дерматолога, детского инфекциониста, детского кардиолога, детского лора, детского невролога, детского нефролога, детского онколога, детского офтальмолога, детского психолога, детского пульмонолога, детского ревматолога, детского уролога, детского хирурга, детского эндокринолога, дефектолога, диетолога, иммунолога, инфекциониста, кардиолога, клинического психолога, косметолога, липидолога, логопеда, лора, маммолога, медицинского юриста, нарколога, невропатолога, нейрохирурга, неонатолога, нефролога, нутрициолога, онколога, онкоуролога, ортопеда-травматолога, офтальмолога, паразитолога, педиатра, пластического хирурга, подолога, проктолога, психиатра, психолога, пульмонолога, ревматолога, рентгенолога, репродуктолога, сексолога-андролога, стоматолога, трихолога, уролога, фармацевта, физиотерапевта, фитотерапевта, флеболога, фтизиатра, хирурга, эндокринолога.

Мы отвечаем на 96.74% вопросов.

Оставайтесь с нами и будьте здоровы!

Старение клеток и фиброзные заболевания легких

В статье описана связь старения клеток с развитием фиброзных заболеваний легких.

Идиопатический легочный фиброз – это заболевание неясной этиологии, характеризуется прогрессирующим поражением легких. В легких образуются фиброзные уплотнения из соединительной ткани, которые быстро разрастаются. Эти уплотнения мешают циркуляции кислорода, нарушают нормальное дыхание человека. 

Идиопатический легочный фиброз (ИЛФ) представляет собой прогрессирующее фатальное заболевание легких с неизвестной этиологией и очень ограниченными терапевтическими возможностями. Частота и тяжесть идиопатического легочного фиброза увеличиваются с возрастом, что свидетельствует о том, что старение является одним из основных факторов риска развития идиопатического легочного фиброза. Однако механизм, лежащий в основе восприимчивости к старению ИЛФ, остается неясным. Клеточное старение, постоянная остановка роста клеток, все чаще признается в качестве важного фактора старения и связанных со старением заболеваний, включая ИЛФ.

Стареющие клетки были идентифицированы в легких с ИЛФ и в экспериментальных моделях фиброза легких. Удаление стареющих клеток фармакологически или генетически улучшает функцию легких и обращает легочный фиброз, вызванный различными стимулами, в экспериментальные модели фиброза. Лечение сенолитическими препаратами также улучшает клинические симптомы у пациентов с ИЛФ. Эти интригующие открытия свидетельствуют о том, что клеточное старение вносит важный вклад в патогенез фиброзных заболеваний легких.

Это может представлять собой новый подход к лечению фиброзных заболеваний легких. В этом мини-обзоре суммируют недавние достижения в области изучения роли клеточного старения при фиброзных заболеваниях легких с акцентом на ИЛФ.

 

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31958492
R.M. Liu, G.Liu Cell senescence and fibrotic lung diseases. Experimental Gerontology. 2020 Jan.
DOI:10.1016/j.exger.2020.110836 

Легочный фиброз – обзор

Легочный фиброз

При ИЛФ и других типах интерстициального заболевания легких наблюдается увеличение образования фиброзной ткани, что приводит к изменению растяжимости легких. Повышается продукция коллагена, протеогликанов и гликозаминогликанов. Считается, что генетические факторы и повторяющиеся экологические повреждения легочного эпителия вызывают высвобождение провоспалительных цитокинов, протеаз и факторов роста. Эти медиаторы могут активировать TGF-β1, который играет центральную роль в фиброзе наряду с изменениями в передаче сигналов фибробластами и усилением эпителиально-мезенхимальной трансформации и трансдифференцировки миофибробластов. 152 , 153

Протеомный анализ показал, что экспрессия 662 белков была изменена в легочной ткани пациентов с ИЛФ по сравнению с контрольной группой. 154 Анализ обогащения путей показал, что эти белки в основном принадлежат путям, связанным с передачей сигналов PI3K-Akt, фокальной адгезией, взаимодействиями ECM-рецепторов и углеродным метаболизмом. Было идентифицировано около 229 белков матрисомы: 104 коровых белка матрисомы и 125 белков, ассоциированных с матрисомой.Из них 56 белков были дифференциально экспрессированы, включая многие хорошо известные белки ECM (например, COL1A1) и новые белки ECM с неизвестной функцией. Эти результаты иллюстрируют глубокие изменения в матрисоме, обнаруженные при ИЛФ, которые отличаются от тех, которые обнаруживаются при других состояниях.

При ИЛФ наблюдается повышенное отложение фибриллярного коллагена в ВКМ вокруг очагов фибробластов и увеличение экспрессии сшивающего фермента LOXL2. 155 , 156 В отличие от эмфиземы, при которой уровни эластина снижаются под действием протеазных ферментов, на моделях легочного фиброза у мышей наблюдалось повышение уровня эластина, что увеличивает дифференцировку миофибробластов, индуцированную TGF-β1. 157 FN-EDA и тенасцин-C высоки, и эти молекулы способствуют воспалению и фиброзу. 158 Отсутствие FN-EDA является защитным в блеомициновой модели легочного фиброза у мышей, 158 , что еще больше подчеркивает важность ECM.

Также наблюдается значительное увеличение оборота и отложения протеогликанов и гликозаминогликанов. Versican, например, увеличивается вместе с коллагеном в очагах фибробластов. 159 Декорин, который подавляет TGF-β1 и оказывает антифибротическое действие, снижается при ИЛФ. 91 Связанные с мембраной гиалуроновые синтазы накапливаются в областях повреждения тканей, и эти молекулы увеличивают выработку внеклеточного матрикса и дифференцировку миофибробластов. Напротив, содержание низкомолекулярного гиалуронана также увеличивается, что способствует высвобождению цитокинов и стимулирует хемотаксис. 160

Исследования с использованием децеллюляризованных нормальных легких (отказались от трансплантации легких) и легких с ИЛФ (эксплантаты пациентов, перенесших трансплантацию) позволили изучить влияние этих изменений ВКМ на клеточную функцию.Наивные фибробласты, культивированные на фиброзно-децеллюляризованных легких, демонстрируют повышенную экспрессию α-гладкомышечного актина, что указывает на миофибробластическую дифференцировку; эти изменения не были обнаружены при культивировании клеток на нормальных децеллюляризованных легких. 13 Дальнейшие исследования по оценке транскрипционных и трансляционных программ, экспрессируемых фибробластами, собранными из нормальных легких или легких, полученных из-за ИЛФ, или нормальными фибробластами, культивируемыми на нормальных или полученных из-за ИЛФ ВКМ, показывают резкие реакции, обусловленные ВКМ.Другими словами, изменения в транскрипции и трансляции гена фибробластов в первую очередь обусловлены средой ВКМ, а не автономными. 161 В целом изменения ВКМ при ИЛФ влияют не только на архитектуру легких, но и на клетки таким образом, что это способствует профиброзной среде.

Молекулярные программы фиброзных изменений в легких человека при старении

  • Thomas, ET, Guppy, M., Straus, SE, Bell, KJL & Glasziou, P. Скорость снижения нормальной функции легких у стареющих взрослых: систематический обзор проспективных когортные исследования. BMJ Open 9 , e028150 (2019).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Майнерс С., Эйкельберг О. и Конигсхофф М. Признаки старения легких. евро. Дыхание J. 45 , 807–827 (2015).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Льюис, С. Ориентация на старение. Нац. Преподобный Нейроски. 20 , 317 (2019).

    ПабМед ПабМед Центральный Google ученый

  • Овадья Ю. и Крижановский В. Стратегии, направленные на клеточное старение. Дж. Клин. Инвест 128 , 1247–1254 (2018).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Сюй, М. и др. Сенолитики улучшают физическую функцию и увеличивают продолжительность жизни в пожилом возрасте. Нац. Мед . 24 , 1246–1256 (2018).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Бейкер, Д. Дж. и др. Клиренс p16Ink4a-позитивных стареющих клеток задерживает возрастные расстройства. Природа 479 , 232–236 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Баар М.П. и др. Направленный апоптоз стареющих клеток восстанавливает тканевый гомеостаз в ответ на хемотоксичность и старение. Cell 169 , 132–147 e116 (2017).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Калимпорт, С. Р. Г. и др. Чтобы помочь стареющему населению, классифицируйте старение организма. Наука 366 , 576–578 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Кампизи, Дж.и другие. От открытий в исследованиях старения до терапии здорового старения. Природа 571 , 183–192 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Ангелидис, И. и др. Атлас стареющего легкого, нанесенный на карту с помощью транскриптомики отдельных клеток и протеомики глубоких тканей. Нац. коммун. 10 , 963 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

  • Калека, Дж., Balderas-Martinez, Y.I., Selman, M. & Pardo, A. Транскриптомный профиль стареющих легких мышей связан с воспалением и апоптозом как важными путями. Старение 13 , 12378–12394 (2021).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Tabula Muris, C. Одноклеточный транскриптомный атлас характеризует старение тканей мыши. Природа 583 , 590–595 (2020).

    Артикул КАС Google ученый

  • Чжон, И., Лим, Дж. Х., Парк, Дж. С. и О, Ю. М. Связанные со старением изменения профиля экспрессии генов в легких человека. Старение 12 , 21391–21403 (2020).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Консорциум, GT. Проект экспрессии генотипа и ткани (GTEx). Нац. Гене . 45 , 580–585 (2013).

    Артикул КАС Google ученый

  • DePianto, D. J. et al. Молекулярное картирование интерстициального заболевания легких выявляет фенотипически отличающуюся популяцию стареющих базальных эпителиальных клеток. JCI Insight 6 , e143626 (2021).

  • Генная онтология, C. Ресурс генной онтологии: обогащение золотого рудника. Рез. нуклеиновых кислот. 49 , Д325–Д334 (2021).

    Артикул КАС Google ученый

  • Ми, Х., Муругануджан, А., Эберт, Д., Хуанг, X. и Томас, П. Д. PANTHER, версия 14: больше геномов, новый PANTHER GO-slim и улучшения в инструментах анализа обогащения. Рез. нуклеиновых кислот. 47 , Д419–Д426 (2019).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Лелигдович, А., Росс, Дж. Т., Несселер, Н. и Маттей, М. А. Эндогенная способность продуцировать провоспалительные медиаторы перфузируемым легким ex vivo человека. Интенсивная терапия Мед. Эксп. 8 , 56 (2020).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Naikawadi, R. P. et al. Дисфункция теломер в клетках альвеолярного эпителия вызывает ремоделирование легких и фиброз. JCI Insight 1 , e86704 (2016).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Алдер, Дж. К. и др. Короткие теломеры являются фактором риска идиопатического легочного фиброза. Проц. Натл акад. науч. США 105 , 13051–13056 (2008 г.).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Schafer, M.J. et al. Клеточное старение опосредует фиброзную болезнь легких. Нац. коммун. 8 , 14532 (2017).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Снетселаар, Р. и др. Короткая длина теломер в легких с ИЛФ связана с фиброзными поражениями и предсказывает выживаемость. PLoS ONE 12 , e0189467 (2017).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

  • Минагава, С.и другие. Ускоренное старение эпителиальных клеток при ИЛФ и ингибирующая роль SIRT6 в индуцированном TGF-бета старении бронхиальных эпителиальных клеток человека. утра. Дж. Физиол. Мол.клеток легких. Физиол. 300 , L391–L401 (2011 г.).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Wolters, P. J. et al. Время перемен: остается ли идиопатический легочный фиброз идиопатическим и только фиброзным? Ланцет Респир.Мед. 6 , 154–160 (2018).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Hecker, L. et al. Обращение вспять стойкого фиброза при старении путем устранения окислительно-восстановительного дисбаланса Nox4-Nrf2. науч. Перевод Мед. 6 , 231ra247 (2014).

    Артикул КАС Google ученый

  • Хатабу, Х. и др. Интерстициальные аномалии легких, обнаруженные случайно на КТ: документ с изложением позиции общества Флейшнера. Ланцет Респир. Мед. 8 , 726–737 (2020).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Bernstein, E.J. et al. Аутоантитела, связанные с ревматоидным артритом, и субклиническое интерстициальное заболевание легких: многоэтническое исследование атеросклероза. Грудная клетка 71 , 1082–1090 (2016).

    ПабМед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Араки Т.и другие. Развитие и прогрессирование интерстициальных аномалий легких в исследовании сердца Framingham. утра. Дж. Дыхание. крит. Уход Мед . 194 , 1514–1522 (2016).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Миллер, Э. Р. и др. Гистопатология интерстициальных аномалий легких в контексте резекции легочных узлов. утра. Дж. Дыхание. крит. Уход Мед . 197 , 955–958 (2018).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Тодд, Дж. Л. и др. Протеомное профилирование биомаркеров идиопатического легочного фиброза в периферической крови в многоцентровом реестре IPF-PRO. Респир. Рез. 20 , 227 (2019).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

  • Сорокин М.и другие. Алгоритмическая аннотация функциональных ролей компонентов 3044 молекулярных путей человека. Перед. Гене . 12 , 617059 (2021).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Hohmann, M.S. et al. Опосредованное антителами истощение клеток CCR10+EphA3+ уменьшает фиброз при ИЛФ. JCI Insight 6 , e141061 (2021).

  • Тагер А.М. и др. Рецептор лизофосфатидной кислоты LPA1 связывает легочный фиброз с повреждением легких, опосредуя рекрутирование фибробластов и просачивание сосудов. Нац. Мед . 14 , 45–54 (2008).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Wang, E., He, X. & Zeng, M. Роль S1P и связанного с ним сигнального пути в развитии фиброза тканей. Перед. фарм. 9 , 1504 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Чаудхари, Н. И. и др. Ингибирование передачи сигналов PDGF, VEGF и FGF ослабляет фиброз. евро. Дыхание J. 29 , 976–985 (2007).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • д’Адда ди Фаганья, Ф. и др. Реакция контрольной точки повреждения ДНК при старении, инициированном теломерами. Природа 426 , 194–198 (2003).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья КАС ПабМед Центральный Google ученый

  • Аран, Д. и др. Референтный анализ секвенирования одиночных клеток легкого выявляет переходный профиброзный макрофаг. Нац. Иммунол. 20 , 163–172 (2019).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Рейфман П.А. и др. Одноклеточный транскриптомный анализ легкого человека дает представление о патобиологии легочного фиброза. утра. Дж. Дыхание. крит. Уход Мед. 199 , 1517–1536 (2019).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Wang, X., Park, J., Susztak, K., Zhang, N. R. & Li, M. Деконволюция типа клеток объемной ткани со ссылкой на экспрессию одной клетки для нескольких субъектов. Нац. коммун. 10 , 380 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • He, H. et al. Анализ транскриптома отдельных клеток кожи человека выявил новую субпопуляцию фибробластов и обогащение иммунных субпопуляций при атопическом дерматите. J. Аллергическая клиника. Иммунол. 145 , 1615–1628 (2020).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Травальини, К.Дж. и др. Атлас молекулярных клеток легкого человека на основе секвенирования одноклеточной РНК. Природа 587 , 619–625 (2020).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Barkauskas, C.E. et al. Альвеолярные клетки 2 типа представляют собой стволовые клетки легких взрослых. Дж. Клин. Инвестировать . 123 , 3025–3036 (2013).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Подольский, М.Дж. и др. Возрастная регуляция клеточно-опосредованного обмена коллагена. JCI Insight 5 , e137519 (2020).

  • McKleroy, W., Lee, T. H. & Atabai, K. Всегда расчищайте свой беспорядок: нацеливание на деградацию коллагена для лечения фиброза тканей. утра. Дж. Физиол. Мол.клеток легких. Физиол. 304 , L709–L721 (2013 г.).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Браун, Э.и другие. Динамическая визуализация коллагена и его модуляция в опухолях in vivo с использованием генерации второй гармоники. Нац. Мед . 9 , 796–800 (2003).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Ashino, Y., Ying, X., Dobbs, L.G. & Bhattacharya, J. Осцилляции [Ca(2+)](i) регулируют экзоцитоз клеток типа II в легочных альвеолах. утра. Дж. Физиол. Мол.клеток легких. Физиол. 279 , Л5–Л13 (2000).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Putman, R.K. et al. Интерстициальные аномалии легких связаны с острым респираторным дистресс-синдромом. утра. Дж. Дыхание. крит. Уход Мед. 195 , 138–141 (2017).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Лю С.и другие. Длина теломер лейкоцитов периферической крови связана с выживаемостью больных сепсисом. евро. Дыхание J. 55 , 1

    4 (2020).

  • Берч, Дж. и др. Реакция ДНК на повреждение теломер способствует старению легких и хронической обструктивной болезни легких. утра. Дж. Физиол. Мол.клеток легких. Физиол. 309 , L1124–L1137 (2015).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Цудзи Т., Аошиба К. и Нагаи А. Старение альвеолярных клеток у пациентов с эмфиземой легких. утра. Дж. Дыхание. крит. Уход Мед. 174 , 886–893 (2006).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Olsen, K.C. et al. Трансглютаминаза 2 и ее роль в легочном фиброзе. утра. Дж. Дыхание. крит. Уход Мед. 184 , 699–707 (2011).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Беллай, П.С. и др. Дефицит лизилоксидазоподобного белка 1 защищает мышей от легочного фиброза, вызванного аденовирусным трансформирующим фактором роста бета1. утра. Дж. Дыхание. Ячейка Мол. биол. 58 , 461–470 (2018).

    КАС пабмед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Budinger, G.R.S. et al. Пересечение биологии старения и патобиологии заболеваний легких: совместный семинар NHLBI/NIA. Дж.Геронтол. биол. науч. Мед. науч. 72 , 1492–1500 (2017).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

  • Ware, L.B. et al. Оценка легких, отклоненных для трансплантации, и последствия для выбора донора. Ланцет 360 , 619–620 (2002).

    ПабМед Статья ПабМед Центральный Google ученый

  • Карпентер Д.Дж. и др. Иммунологические исследования человека с использованием доноров органов: влияние клинических вариаций на иммунные параметры в тканях и кровообращении. утра. Дж. Транспл. 18 , 74–88 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Thome, J. J. et al. Пространственная карта компартментализации и поддержания Т-клеток человека на протяжении десятилетий жизни. Cell 159 , 814–828 (2014).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Кумар Б.В. и др. Резидентные в тканях человека Т-клетки памяти определяются основными транскрипционными и функциональными сигнатурами в лимфоидных участках и участках слизистой оболочки. Cell Rep. 20 , 2921–2934 (2017).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Добин А. и др. STAR: сверхбыстрый универсальный выравниватель RNA-seq. Биоинформатика 29 , 15–21 (2013).

    КАС Статья Google ученый

  • Любовь, М.И., Хубер, В. и Андерс, С. Модерированная оценка изменения кратности и дисперсии для данных секвенирования РНК с помощью DESeq2. Геном Биол. 15 , 550 (2014).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья КАС Google ученый

  • Cawthon, R. M. Измерение теломер методом количественной ПЦР. Рез. нуклеиновых кислот . 30 , е47 (2002).

    ПабМед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Листерман И., Sun, J., Gazzaniga, F.S., Lukas, J.L. & Blackburn, E.H. Основной некомпетентный к обратной транскриптазе сплайс-вариант белка теломеразы человека ингибирует активность теломеразы, но защищает от апоптоза. Рак Рез. 73 , 2817–2828 (2013).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Yu, G., Wang, L.G., Yan, G.R. & He, Q.Y. DOSE: пакет R/Bioconductor для семантического и обогащенного анализа онтологии болезней. Биоинформатика 31 , 608–609 (2015).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Foroutan, M. et al. Единичная выборочная оценка молекулярных фенотипов. БМС Биоинформа. 19 , 404 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Лэмб, Дж. и др. Карта связности: использование сигнатур экспрессии генов для соединения небольших молекул, генов и болезней. Наука 313 , 1929–1935 (2006).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Смирнов П. и др. PharmacoGx: пакет R для анализа больших наборов фармакогеномных данных. Биоинформатика 32 , 1244–1246 (2016).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Батлер А., Хоффман П., Smibert, P., Papalexi, E. & Satija, R. Интеграция данных транскриптомии отдельных клеток в различных условиях, технологиях и видах. Нац. Биотехнолог. 36 , 411–420 (2018).

    КАС пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Perlman, C.E. & Bhattacharya, J. Альвеолярное расширение, визуализированное с помощью оптической секционной микроскопии. J. Appl Physiol. 103 , 1037–1044 (2007).

    ПабМед Статья Google ученый

  • Lee, S., Boostanpour, K., Aran, D. & Magee, L. Молекулярные программы фиброзных изменений в стареющем человеческом легком. Зенодо https://doi.org/10.5281/zenodo.5518062 (2021).

  • Фиброз: как коллаген становится «жестким»

    Когда наше тело заживает после травмы, фибробласты и другие клетки откладывают компоненты внеклеточного матрикса, такие как коллаген, которые образуют «рубец» на поврежденном участке.Этот процесс, известный как фиброз, приводит к накоплению жесткой фиброзной ткани, которая препятствует деятельности основного органа.

    В здоровых органах фибробласты откладывают достаточное количество коллагена для поддержания целостности ткани (D’Urso and Kurniawan, 2020). Однако, если ткань начинает уплотняться, эти клетки производят больше коллагена, нарушая это равновесие (Tschumperlin et al., 2018). Это увеличивает жесткость органа, заставляя фибробласты высвобождать еще больше коллагена.Хотя это объясняет, как прогрессирует фиброз, менее ясно, как начинается цикл.

    Предыдущие исследования показали, что фиброз инициируется изменениями механических свойств коллагена, возникающими в результате модификаций его структуры (Jones et al., 2018; Georges et al., 2007). Эксперименты показали, что после повреждения ткани семейство ферментов, называемых лизилоксидазами (или сокращенно LOX), увеличивает связи между отдельными волокнами коллагена в органе. Эта измененная структура делает ткань более жесткой, стимулируя фиброзный процесс.Теперь, в eLife, Марк Джонс из Университета Саутгемптона и его коллеги, включая Кристофера Бреретона и Люди Яо в ​​качестве первых авторов, сообщают о пути, который приводит к этой измененной архитектуре коллагена у пациентов с легочным фиброзом (Brereton et al., 2022).

    Во-первых, группа (работающая в различных институтах Великобритании, США, Австрии, Италии и Ирландии) изучала легочную ткань людей с идиопатическим легочным фиброзом, заболеванием неизвестной этиологии, при котором легкие пациента сильно рубцуются ( Ричелди и др., 2017). Они обнаружили, что гены, кодирующие два фермента, которые последовательно модифицируют коллаген (Yamauchi and Sricholpech, 2012) — лизилгидроксилазу PLOD2 и LOXL2, — высоко экспрессировались в одних и тех же клетках легкого в одно и то же время. Ген наиболее часто встречающегося типа коллагена при фиброзе (называемого типом I) также активировался в легочной ткани, но характер его экспрессии не коррелировал с генами PLOD2 или LOXL2. Это говорит о том, что он регулируется независимо от этих двух ферментов.

    Далее, Бреретон, Яо и др. извлекли фибробласты из пациентов с идиопатическим легочным фиброзом и культивировали их в лаборатории в течение шести недель, обрабатывая клетки несколькими факторами роста, связанными с фиброзом. Эксперименты показали, что семейство белков, называемых факторами, индуцируемыми гипоксией (HIF), которые регулируют реакцию организма на различные уровни кислорода, активировали гены PLOD2 и LOXL2. Это увеличило количество поперечных связей между коллагеновыми волокнами и сделало волокна более жесткими.Визуализация коллагена, продуцируемого этими клетками, с помощью электронного микроскопа показала, что волокна имеют меньший диаметр, как ранее наблюдалось у пациентов с идиопатическим легочным фиброзом (Jones et al., 2018). Это говорит о том, что HIF регулируют механику ткани не за счет увеличения количества коллагена, а за счет изменения структуры коллагена.

    HIF отрицательно регулируется другим белком, называемым FIH (сокращение от Factor Inhibiting HIF), который инактивируется нестабильными побочными продуктами метаболизма кислорода, также известного как окислительный стресс (Lando et al., 2002). Потеря FIH приводит к тому, что клетки впадают в «псевдогипоксию», состояние, при котором клетки ведут себя так, как будто уровень кислорода низкий, несмотря на то, что они находятся в нормальных условиях (Masson et al., 2012). Бреретон, Яо и др. обнаружили, что снижение FIH — как в клетках, культивируемых в лаборатории, так и в легочной ткани пациентов с идиопатическим легочным фиброзом — приводит к более высоким уровням HIF, что повышает активность PLOD2 и LOX2, вызывая изменения в архитектуре коллагена и фиброз.

    Эти данные свидетельствуют о том, что состояние псевдогипоксии, вызванное окислительным стрессом, играет центральную роль в патологии идиопатического легочного фиброза и может помочь объяснить, как начинается цикл фиброза (рис. 1): повреждение или повреждение легкого приводит к повышению окислительного стресса, что снижает уровень FIH.Это позволяет HIF активировать гены ферментов PLOD2 и LOXL2, которые затем последовательно изменяют структуру коллагена. Эти изменения увеличивают жесткость ткани, инициируя цикл фиброза.

    Путь к фиброзу.

    Когда клетки легких повреждаются или повреждаются (слева), возникающее в результате усиление окислительного стресса приводит к снижению экспрессии генов, кодирующих белок, называемый FIH (фиолетовый треугольник).Это приводит к состоянию псевдогипоксии, которое увеличивает активность белка HIF (розовый кружок), позволяя ему повышать экспрессию генов, кодирующих два фермента: PLOD2 и LOXL2. Эти ферменты действуют последовательно, увеличивая и укрепляя связи или «поперечные связи» между волокнами коллагена. Измененная структура делает ткань более жесткой, заставляя клетки легких откладывать больше коллагена и запуская процесс фиброза. HIF: фактор, индуцируемый гипоксией; FIH: фактор, ингибирующий HIF.

    Изображение предоставлено Ирис де Йонг (CC BY 4.0).

    Эта работа дает новое представление о том, как вызывается фиброз. Особенно интригующим является предположение о том, что вмешательство на уровне FIH или HIF может быть лучше для лечения идиопатического легочного фиброза, чем воздействие на механизмы, синтезирующие коллаген, что в настоящее время считается наиболее эффективным подходом. Необходима дальнейшая работа, чтобы полностью понять, как структура коллагена нарушается, и проверить, как вещества, блокирующие этот недавно открытый путь, влияют на фиброз.

    Фибробласты легких, старение и идиопатический легочный фиброз

    Идиопатический легочный фиброз (ИЛФ) — это специфическая форма хронической прогрессирующей фиброзирующей интерстициальной пневмонии неизвестной этиологии, которая возникает преимущественно у пожилых людей и ограничивается легкими (1, 2) . ИЛФ является наиболее распространенной из идиопатических интерстициальных пневмоний и одним из наиболее распространенных интерстициальных заболеваний легких.

    Патогенные механизмы ИЛФ до конца не выяснены, но растущий объем данных указывает на то, что заболевание представляет собой эпителиальный фиброз, при котором аберрантно активированный бронхиолоальвеолярный эпителий секретирует широкий спектр факторов роста, цитокинов, хемокинов, матриксных металлопротеиназ, и молекулы, участвующие в эмбриологическом развитии, которые вызывают миграцию, пролиферацию и активацию мезенхимальных клеток. In situ фибробласты дифференцируются в миофибробласты и организуются в отдельные кластеры, называемые фибробластными очагами , секретируя повышенное количество компонентов внеклеточного матрикса (ECM), которые накапливаются в интерстициальном и альвеолярном пространствах с последующим разрушением паренхимы легких (2–4) .

    Фибробласты ИЛФ и эффект старения

    Раздел:

    ВыбратьВерх страницыАннотацияСтарение – движущая сила …Фибробласты ИЛФ и E… <<Хронологически стареющая мышь...Возраст увеличивает серьезность...Взаимодействие Extracellu...ВыводыСсылкиСсылаясь на статьи

    В исследованиях, проведенных за последние два десятилетия, исследователи сообщили о многочисленных различиях между IPF и нормальными фибробластами легких in vitro . Показано, что фибробласты ИЛФ сверхэкспрессируют фосфоинозитид-3-киназу p110γ и циклин D1 (15), тканевые ингибиторы металлопротеаз (16), ренин (17), ангиотензиновые пептиды (18), белки, связывающие инсулиноподобный фактор роста 3 и 5. (19), IL-8 (20), CC хемокиновый рецептор типа 7 (21), гремлин (22), сигнальный путь Wnt5A (23) и матрицеллюлярный белок CCN1 (24), тогда как IFN-γ-индуцированный белок 10 ( 20), простагландин E 2 (25), фактор роста гепатоцитов (26), кавеолин 1 (27) и гомолог фосфатазы и тензина (PTEN) (27, 28) подавляются.Сообщалось также о некоторых функциональных особенностях фибробластов IPF, включая предполагаемую устойчивость к апоптозу, включающую десенсибилизацию к гибели клеток, вызванной коллагеновым матриксом I типа (29). Сходным образом, несколько сообщений указывают на то, что фибробласты IPF демонстрируют признаки ускоренного репликативного клеточного старения (30-32).

    Однако в некоторых из этих исследований либо фактор старения не учитывался, либо возраст контрольных доноров не упоминался в публикации. В других нормальные фибробласты были получены из молодых легких и представляли собой либо первичные клетки, либо коммерчески доступные первичные линии фибробластов легких (например,g., CCL204 [возраст 35 лет], CCL190 [возраст 18 лет], CCL210 [возраст 20 лет] и даже MRC-5 [гестационный возраст 14 недель]). Также в ряде исследований контрольные фибробласты брали из «гистологически нормальных» легких пациентов, перенесших операцию по удалению первичной опухоли легкого. Эти «нормальные» фибробласты могут иметь аномальное поведение из-за так называемой полевой канцеризации, обозначаемой как возникновение молекулярных аномалий в области, прилегающей к опухоли. Например, «нормальные фибробласты легких», полученные вблизи краев опухоли, могут демонстрировать повышенную активность теломеразы по сравнению с нормальными фибробластами легких, полученными из других источников (33).

    Конечно, ряд этих и других описанных различий между ИЛФ и нормальными фибробластами легких точны, и даже некоторые из активированных генов или фенотип старения, обнаруженный in vitro , также были описаны in vivo , но «старение Фактор» нельзя исключать как способствующий получению результатов. Например, сравнение аутофагической активности, по-видимому, снижено в фибробластах IPF по сравнению с нормальными фибробластами легких, полученными от молодых доноров; однако разница исчезла, когда сравнение было проведено с клетками соответствующего возраста (34).

    Взаимодействие внеклеточного матрикса, старения и фибробластов

    Раздел:

    ChooseНаверх страницыАннотацияСтарение — движущая сила …Фибробласты IPF и E…Мыши со старением в хронологическом порядке…Возраст увеличивает серьезность…Взаимодействие Extracellu … <<ВыводыСсылкиCITING ARTICLES

    ECM представляет собой динамичную и универсальную сложную сеть сшитых белков, которая обеспечивает существенную физическую основу для клеточных компонентов и играет важную роль в регуляции почти всех клеточных функций (41).Поскольку белки внеклеточного матрикса большие, сложные и собраны в перекрестно-сшитые нерастворимые матрицы, определение их биохимического состава представляет собой сложную задачу. Биоинформатический подход, предсказывающий список in silico всех белков в любом данном ВКМ, называется основной матрисомой и включает 1–1,5% протеома млекопитающих, который у людей состоит из 274 белков, включая 44 субъединицы коллагена. 35 протеогликанов и 195 гликопротеинов (42). Кроме того, ВКМ является резервуаром для факторов роста, цитокинов и ферментов, ремоделирующих ВКМ, и все они вместе участвуют в динамическом и реципрокном биохимическом и биофизическом диалоге, обеспечивая сигналы для дифференцировки, пролиферации, выживания, полярности и миграции клеток.Биофизические свойства внеклеточного матрикса — деформируемость или жесткость — также, как было показано, модулируют эти клеточные функции (43). Регуляция передачи сигналов TGF-β белками ЕСМ и эффективность активации TGF-β являются одним из наиболее хорошо изученных примеров взаимодействия клеток и ЕСМ (44).

    Важно учитывать, что существует прогрессирующая возрастная жесткость ВКМ, опосредованная ремоделированием фибриллярных коллагенов и эластина. Изменения в экспрессии фибриллярных коллагенов и посттрансляционные модификации с продвинутыми конечными продуктами гликирования часто связаны со старением тканей.Различные механизмы, участвующие в сшивании, включают ферментативный процесс, опосредованный лизилоксидазой, включающий реакцию лизина или гидроксилизина в телопептидах с остатками лизина или гидроксилизина в спирали фибриллярных коллагенов, а также неферментативную реакцию глюкозы с лизинами в тройная спираль производит продвинутые конечные продукты гликирования (45).

    Фибробласты являются первичными клетками, которые строят и поддерживают внеклеточный матрикс. Они могут секретировать различные типы коллагенов и гликопротеинов и способны координировать компоненты, которые определяют общую структурную организацию и, следовательно, механические свойства тканей.В этом контексте представляет интерес анализ взаимодействия между измененной биомеханикой ткани и клеточной передачей сигналов.

    При индуцированном блеомицином фиброзе легких у мышей и в легких с ИЛФ наблюдалась активация пути Rho/ROCK, усиленная полимеризация актина в цитоскелете и цитоплазматико-ядерный обмен MKL1. Фармакологическое нарушение этого пути механотрансдукции показало, что нацеливание на биомеханическую передачу сигналов в экспериментальной модели защищает от фиброза (46).

    Значительное понимание регуляции стресса ВКМ пришло из экспериментов, в которых эквиваленты ВКМ, часто гели коллагена или фибрина, засевают фибробластами. Например, взаимодействие β1-интегрина с полимеризованным коллагеном ингибирует нормальную пролиферацию фибробластов за счет подавления сигнального пути фосфоинозитид-3-киназы/-Akt/-S6K1 из-за поддержания PTEN (28). Напротив, фибробласты IPF избегали этого ограничения, демонстрируя патологический паттерн передачи сигналов β1-интегрина в ответ на полимеризованный коллаген, что приводило к низкой активности PTEN.Однако, как упоминалось выше, контрольные фибробласты не соответствовали возрасту.

    Инструктивная сила ВКМ была продемонстрирована в ряде экспериментов, в которых легкие были децеллюляризованы, оставляя нетронутыми только ВКМ (47). Взаимодействие между ВКМ и фибробластами было показано при культивировании первичных фибробластов, полученных из легких с ИЛФ или из нефиброзной легочной ткани на децеллюляризованном ВКМ легких пациентов с ИЛФ или контрольных пациентов. Интересно, что в отличие от исследований, показывающих различия между IPF и контрольными фибробластами, Паркер и его коллеги обнаружили, что происхождение ECM оказывает большее влияние, чем клеточное происхождение, на экспрессию генов, а различия в контроле трансляции были более заметными, чем изменения в регуляции транскрипции.Гены, которые были трансляционно активированы ECM, полученным из IPF, были обогащены генами, кодирующими белки ECM, обнаруженные в ткани IPF. Эти гены являются мишенями для микроРНК-29, которая была подавлена ​​в фибробластах, выращенных на ВКМ, полученном из ИЛФ, что позволяет предположить, что фибробласты активируются для патологического ремоделирования ВКМ при ИЛФ посредством петли положительной обратной связи между фибробластами и аберрантным ВКМ (48). В одном исследовании механизм подавления микроРНК-29 во время взаимодействия фибробластов IPF с полимеризованным коллагеном включал неадекватно низкую функцию протеинфосфатазы 2A, что приводило к фосфорилированию гистоновой деацетилазы C4 и уменьшению ядерной транслокации гистоновой деацетилазы C4 (49).В этом исследовании фибробласты пациентов из контрольной группы были того же возраста, что и фибробласты пациентов с ИЛФ.

    1 . Raghu G, Collard HR, Egan JJ, Martinez FJ, Behr J, Brown KK, Colby TV, Cordier JF, Flaherty KR, Lasky JA, et al .; Комитет ATS/ERS/JRS/ALAT по идиопатическому легочному фиброзу. Официальное заявление ATS/ERS/JRS/ALAT: идиопатический легочный фиброз: основанные на доказательствах рекомендации по диагностике и лечению. Am J Respir Crit Care Med 2011;183:788–824.
    2 . King TE Jr, Pardo A, Selman M. Идиопатический легочный фиброз. Ланцет 2011; 378:1949–1961.
    3 . Selman M, Pardo A. Выявление патогенных и связанных со старением механизмов загадочного идиопатического легочного фиброза: интегральная модель. Am J Respir Crit Care Med 2014;189:1161–1172.
    4 . Уолтерс П.Дж., Коллард Х.Р., Джонс К.Д. Патогенез идиопатического легочного фиброза. Annu Rev Pathol 2014; 9: 157–179.
    5 . Fingerlin TE, Murphy E, Zhang W, Peljto AL, Brown KK, Steele MP, Loyd JE, Cosgrove GP, Lynch D, Groshong S, и др. . Полногеномное ассоциативное исследование выявляет множественные локусы предрасположенности к легочному фиброзу. Нат Жене 2013; 45:613–620.
    6 . Таскар В.С., Коултас Д.Б. Является ли идиопатический легочный фиброз экологическим заболеванием? Proc Am Thorac Soc 2006; 3:293–298.
    7 . Арманиос М. Теломеры и возрастные заболевания: как биология теломер влияет на клинические парадигмы. J Clin Invest 2013;123:996–1002.
    8 . Майнерс С., Эйкельберг О., Кенигсхофф М. Признаки старения легких. Eur Respir J 2015;45:807–827.
    9 . Thannickal VJ, Murthy M, Balch WE, Chandel NS, Meiners S, Eickelberg O, Selman M, Pardo A, White ES, Levy BD, et al .Конференция «Голубой журнал». Старение и предрасположенность к легочным заболеваниям. Am J Respir Crit Care Med 2015; 191:261–269.
    10 . Ухал Б.Д., Джоши И., Хьюз В.Ф., Рамос С., Пардо А., Сельман М. Гибель альвеолярных эпителиальных клеток, прилегающих к подлежащим миофибробластам, в легком человека с прогрессирующим фиброзом. Am J Physiol 1998;275:L1192–L1199.
    11 . Минагава С., Арая Дж., Нумата Т., Нодзири С., Хара Х., Юмино Ю., Каваиши М., Одака М., Морикава Т., Нисимура С.Л., и др. .Ускоренное старение эпителиальных клеток при ИЛФ и ингибирующая роль SIRT6 в индуцированном TGF-β старении бронхиальных эпителиальных клеток человека. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 2011;300:L391–L401.
    12 . Alder JK, Barkauskas CE, Limjunyawong N, Stanley SE, Kembou F, Tuder RM, Hogan BL, Mitzner W, Armanios M. Дисфункция теломер вызывает отказ альвеолярных стволовых клеток. Proc Natl Acad Sci USA 2015;112:5099–5104.
    13 . Bueno M, Lai YC, Romero Y, Brands J, St Croix CM, Kamga C, Corey C, Herazo-Maya JD, Sembrat J, Lee JS, и др. . Дефицит PINK1 нарушает митохондриальный гомеостаз и способствует фиброзу легких. J Clin Invest 2015;125:521–538.
    14 . Лопес-Отин С., Бласко М.А., Партридж Л., Серрано М., Кремер Г. Признаки старения. Сотовый 2013; 153:1194–1217.
    15 . Конте Э., Гили Э., Фручиано М., Корфей М., Фагоне Э., Иеммоло М., Ло Фурно Д., Джуффрида Р., Крими Н., Гюнтер А., и др. .Сверхэкспрессия PI3K p110γ в легочной ткани с идиопатическим легочным фиброзом и клетках фибробластов: эффекты ее ингибирования in vitro. Lab Invest 2013;93:566–576.
    16 . Ramos C, Montaño M, García-Alvarez J, Ruiz V, Uhal BD, Selman M, Pardo A. Фибробласты при идиопатическом легочном фиброзе и нормальных легких различаются по скорости роста, апоптозу и тканевому ингибитору экспрессии металлопротеиназ. Am J Respir Cell Mol Biol 2001; 24:591–598.
    17 . Монтес Э., Руис В., Чека М., Мальдонадо В., Мелендес-Зайгла Х., Монтаньо М., Ордоньес-Расо Р., Сиснерос Х., Гарсия-де-Альба К., Пардо А., и др. . Ренин является ангиотензин-независимым профиброзным медиатором: роль в легочном фиброзе. Eur Respir J 2012; 39:141–148.
    18 . Ван Р., Рамос С., Джоши И., Загария А., Пардо А., Селман М., Ухал Б.Д. Индукторы апоптоза альвеолярного эпителия, полученные из миофибробластов легких человека, идентифицированы как пептиды ангиотензина. Am J Physiol 1999;277:L1158–L1164.
    19 . Пилевски Дж. М., Лю Л., Генри А. С., Кнауэр А. В., Фегали-Боствик, Калифорния. Белки 3 и 5, связывающие инсулиноподобный фактор роста, сверхэкспрессируются при идиопатическом легочном фиброзе и способствуют отложению внеклеточного матрикса. Am J Pathol 2005; 166:399–407.
    20 . Keane MP, Arenberg DA, Lynch JP III, Whyte RI, Iannettoni MD, Burdick MD, Wilke CA, Morris SB, Glass MC, DiGiovin B, et al .Хемокины CXC, IL-8 и IP-10, регулируют ангиогенную активность при идиопатическом легочном фиброзе. J Immunol 1997;159:1437–1443.
    21 . Пирс Э.М., Карпентер К., Якубзик С., Кункель С.Л., Эванофф Х., Флаэрти К.Р., Мартинес Ф.Дж., Тэйвз Г.Б., Хогабоам К.М. Фибробласты при идиопатическом легочном фиброзе мигрируют и пролиферируют до лиганда хемокинов CC 21. Eur Respir J 2007;29:1082–1093.
    22 . Коли К., Мюллярниеми М., Вуоринен К., Салменкиви К., Рюйнянен М.Ю., Киннула В.Л., Кески-Оя Й.Ингибитор костного морфогенетического белка-4 гремлин сверхэкспрессируется при идиопатическом легочном фиброзе. Am J Pathol 2006; 169:61–71.
    23 . Вуга Л.Дж., Бен-Йехуда А., Ковкарова-Наумовски Э., Орисс Т., Гибсон К.Ф., Фегали-Боствик С., Камински Н. WNT5A является регулятором пролиферации фибробластов и устойчивости к апоптозу. Am J Respir Cell Mol Biol 2009; 41:583–589.
    24 . Курундкар А.Р., Курундкар Д., Рангараджан С., Лоси М.Л., Чжоу Ю., Лю Р.М., Змиевски Дж., Танниккал В.Дж.Матрицеллюлярный белок CCN1 усиливает TGF-β1/SMAD3-зависимую профиброзную передачу сигналов в фибробластах и ​​способствует фиброгенным реакциям на повреждение легких. FASEB J 2016;30:2135–2150.
    25 . Maher TM, Evans IC, Bottoms SE, Mercer PF, Thorley AJ, Nicholson AG, Laurent GJ, Tetley TD, Chambers RC, McAnulty RJ. Снижение уровня простагландина E 2 способствует парадоксу апоптоза при идиопатическом легочном фиброзе. Am J Respir Crit Care Med 2010; 182:73–82.
    26 . Маршан-Адам С., Маршал Дж., Коэн М., Солер П., Жерар Б., Кастье Ю., Лезеш Г., Валейр Д., Мал Х., Обье М., и др. . Нарушение секреции фактора роста гепатоцитов фибробластами при идиопатическом легочном фиброзе. Am J Respir Crit Care Med 2003;168:1156–1161.
    27 . Wang XM, Zhang Y, Kim HP, Zhou Z, Feghali-Bostwick CA, Liu F, Ifedigbo E, Xu X, Oury TD, Kaminski N, и др. . Кавеолин-1: важный регулятор легочного фиброза при идиопатическом легочном фиброзе. J Exp Med 2006; 203:2895–2906.
    28 . Ся Х., Халил В., Кам Дж., Джессурун Дж., Клейдон Дж., Хенке К.А. Патологическая регуляция кавеолином-1 PTEN при идиопатическом легочном фиброзе. Am J Pathol 2010;176:2626–2637.
    29 . Nho RS, Hergert P. Фибробласты IPF десенсибилизированы к гибели клеток, вызванной коллагеновым матриксом I типа, путем подавления низкой аутофагии с помощью аберрантных киназ Akt/mTOR. PLoS One 2014;9:e94616.
    30 . Hecker L, Logsdon NJ, Kurundkar D, Kurundkar A, Bernard K, Hock T, Meldrum E, Sanders YY, Thannickal VJ. Обращение вспять стойкого фиброза при старении путем устранения окислительно-восстановительного дисбаланса Nox4-Nrf2. Sci Transl Med 2014;6:231ra47.
    31 . Янаи Х., Штейнберг А., Порат З., Будовский А., Брайман А., Цише Р., Фрайфельд В.Е. Особенности клеточного старения фибробластов легких, полученных от пациентов с идиопатическим легочным фиброзом. Старение (Олбани, Нью-Йорк) 2015; 7: 664–672.
    32 . Ли И, Лян Дж, Ян Т, Монтерроса Мена Дж, Хуан С, Се Т, Куркиян А, Лю Н, Цзян Д, Ноубл П.В. Гиалуронансинтаза 2 регулирует старение фибробластов при легочном фиброзе. Matrix Biol (в печати)
    33 . Liu T, Ullenbruch M, Young Choi Y, Yu H, Ding L, Xaubet A, Pereda J, Feghali-Bostwick CA, Bitterman PB, Henke CA, и др. . Теломераза и длина теломер при легочном фиброзе. Am J Respir Cell Mol Biol 2013;49:260–268.
    34 . Romero Y, Bueno M, Alvarez D, Ramirez R, Sembrat JC, Rojas M, Selman M, Mora AL, Pardo A. Отсутствие стресс-индуцированных реакций в старении и фибробластах IPF связано с постоянной активацией mTOR [аннотация] . Am J Respir Crit Care Med 2015;191:A5309.
    35 . Sueblinvong V, Neujahr DC, Mills ST, Roser-Page S, Ritzenthaler JD, Guidot D, Rojas M, Roman J.Предрасположенность к ухудшению состояния легких в пожилом возрасте. Am J Med Sci 2012; 344:41–51.
    36 . Sueblinvong V, Neveu WA, Neujahr DC, Mills ST, Rojas M, Roman J, Guidot DM. Старение способствует выработке профибротического матрикса и увеличивает рекрутирование фиброцитов во время острого повреждения легких. Adv Biosci Biotechnol 2014; 5:19–30.
    37 . Хуан В.Т., Ахтер Х., Цзян С., Макьюэн М., Дин К., Энтони В., Танникал В.Дж., Лю Р.М. Ингибитор активатора плазминогена 1, устойчивость фибробластов к апоптозу и связанная со старением предрасположенность к фиброзу легких. Exp Gerontol 2015;61:62–75.
    38 . Капетанаки М.Г., Мора А.Л., Рохас М. Влияние возраста на заживление ран и фиброз. J Pathol 2013; 229:310–322.
    39 . Торрес-Гонсалес Э., Буэно М., Танака А., Круг Л.Т., Ченг Д.С., Полосухин В.В., Сореску Д., Лоусон В.Е., Блэквелл Т.С., Рохас М., и др. . Роль стресса эндоплазматического ретикулума в возрастной предрасположенности к фиброзу легких. Am J Respir Cell Mol Biol 2012; 46:748–756.
    40 . Xu J, Gonzalez ET, Iyer SS, Mac V, Mora AL, Sutliff RL, Reed A, Brigham KL, Kelly P, Rojas M. Использование мышиной модели с ускоренным старением при повреждении легких, вызванном блеомицином, предполагает, что костный мозг- полученные клетки могут изменить исход повреждения легких у старых мышей. J Gerontol A Biol Sci Med Sci 2009;64:731–739.
    41 . Хайнс РО. Внеклеточный матрикс: не просто красивые фибриллы. Наука 2009;326:1216–1219.
    42 . Наба А., Клаузер К.Р., Дин Х., Уиттакер К.А., Карр С.А., Хайнс Р.О. Внеклеточный матрикс: инструменты и идеи для эпохи «омики». Matrix Biol 2016; 49:10–24.
    43 . Хамфри Д.Д., Дюфрен Э.Р., Шварц М.А. Механотрансдукция и гомеостаз внеклеточного матрикса. Nat Rev Mol Cell Biol 2014;15:802–812.
    44 . Munger JS, Sheppard D. Взаимосвязи между сигнальными путями TGF-β, интегринами и внеклеточным матриксом. Колд Спринг Харб Perspect Biol 2011;3:a005017.
    45 . Робинс СП. Биохимия и функциональное значение сшивания коллагена. Biochem Soc Trans 2007; 35:849–852.
    46 . Чжоу Ю., Хуан Х., Хекер Л., Курундкар Д., Курундкар А., Лю Х., Джин Т.Х., Десаи Л., Бернард К., Танниккал В.Дж. Ингибирование механочувствительной передачи сигналов в миофибробластах улучшает экспериментальный легочный фиброз. J Clin Invest 2013;123:1096–1108.
    47 . Booth AJ, Hadley R, Cornett AM, Dreffs AA, Matthes SA, Tsui JL, Weiss K, Horowitz JC, Fiore VF, Barker TH, и др. . Бесклеточный матрикс нормального и фиброзного легкого человека как культуральная система для исследования in vitro. Am J Respir Crit Care Med 2012;186:866–876.
    48 . Паркер М.В., Росси Д., Петерсон М., Смит К., Сикстрём К., Уайт Э.С., Коннетт Д.Э., Хенке К.А., Ларссон О., Биттерман П.Б. Фиброзный внеклеточный матрикс активирует профиброзную петлю положительной обратной связи. J Clin Invest 2014;124:1622–1635.
    49 . Халил В., Ся Х., Бодемпуди В., Кам Дж., Хергерт П., Смит К., Петерсон М., Паркер М., Эррера Дж., Биттерман П.Б., и др. . Патологическая регуляция коллагена I аберрантной сигнальной осью протеинфосфатазы 2A/гистондеацетилазы C4/микроРНК-29 в фибробластах идиопатического легочного фиброза. Am J Respir Cell Mol Biol 2015; 53:391–399.

    Фиброзное заболевание легких, связанное с заболеванием соединительной ткани: компьютерная томография высокого разрешения и показатели легочной функции как прогностические детерминанты

    Ключевые сообщения

    Какой ключевой вопрос?
    Каков итог?
    • Тяжесть тракционных бронхоэктазов и выраженность сотового расширения на HRCT, а также снижение DLco являются наиболее важными факторами, определяющими смертность при CTD-FLD.Для пациентов с заболеванием соединительной ткани и обычной интерстициальной пневмонией (UIP), подтвержденной биопсией, существуют различия в выживаемости между теми, у кого имеется тип заболевания UIP на HRCT, и теми, у кого нет типичных признаков UIP на HRCT.

    Зачем читать дальше?
    • Поскольку большинству пациентов с CTD-FLD не проводят биопсию легкого, определение прогностических детерминант с использованием доступных клинических и радиологических данных важно для стратификации клинического риска и включения пациентов в клинические испытания.

    Введение

    Легочные осложнения распространены у пациентов с заболеванием соединительной ткани, и легочный фиброз, в частности, является важной причиной смертности.1,2 Фиброзное заболевание легких, связанное с заболеванием соединительной ткани (CTD-FLD), чаще всего проявляется одним из двух рентгенологически-гистопатологических фенотипов: обычная интерстициальная пневмония (UIP) или фиброзная неспецифическая интерстициальная пневмония (NSIP). Поскольку большинству пациентов с CTD-FLD не проводят хирургическую биопсию легкого, другие клинические параметры, такие как функция легких и данные компьютерной томографии (КТ), могут быть единственными доступными инструментами, на которых можно основывать решения по лечению.Прогностическая роль КТ широко изучалась при идиопатическом фиброзном поражении легких [3–7], однако число исследований, сообщающих о роли КТ в прогнозировании прогноза при ДСТ-ЗЛД, сравнительно невелико. -FLD и идиопатическое фиброзное заболевание легких, применение прогностических данных, полученных в одной группе, к другой может быть неуместным по ряду причин. CTD-FLD не совсем точно повторяет фиброзную идиопатическую интерстициальную пневмонию (IIP) с точки зрения гистопатологической картины, и несколько исследований показывают, что прогноз при CTD-FLD лучше, чем при фиброзном IIP.10–12 При идиопатическом фиброзном заболевании легких в нескольких исследованиях сообщалось о прогностических паттернах КТ, которые применимы к этой группе в целом, то есть идиопатическом легочном фиброзе (ИЛФ) и фиброзном NSIP.3,13 Преимущество этого подхода заключается в том, что прогноз можно предсказать без необходимости разделения этих двух объектов на КТ, что часто может быть проблематичным.14

    До настоящего времени не проводилось исследований, в которых оценивалось прогностическое влияние КТ-паттернов у большой группы пациентов с ДСТ-ЗБП.Поскольку отдельные подмножества ЗСТ часто перекрываются клинически15 и на КТ16 и чаще всего проявляются либо в виде НИП, либо в виде фиброзного НСИП на КТ, идентификация прогностических паттернов, применимых к различным ЗСТ, была бы клинически полезной. Целью данного исследования было изучение паттернов компьютерной томографии высокого разрешения (КТВР), которые могут прогнозировать прогноз при различных заболеваниях соединительной ткани, характеризующихся легочным фиброзом.

    Методы

    Исследуемая популяция и клиническая оценка

    Исследования функции легких и КТВР были клинически показаны во всех случаях, и для целей ретроспективного изучения этих данных экспертный совет учреждения не требовал информированного согласия пациента.Пациенты, у которых не было HRCT и тестов функции легких, выполненных в течение трех месяцев друг от друга, были исключены. Диагноз CTD-FLD был поставлен после клинического, радиологического и, при наличии материала биопсии, патологоанатомического обзора данных пациента с использованием соответствующих диагностических критериев общества. лет и 25  лет опыта соответственно.

    Также регистрировался диагноз легочной артериальной гипертензии (ЛАГ), если он был установлен при катетеризации правых отделов сердца.Период выживания рассчитывали, начиная с даты исходной HRCT до даты смерти или, в случае выживших, до последней известной точки контакта. В случаях, когда пациенты выпадали из-под наблюдения, статус в конце периода исследования подтверждался путем обращения к соответствующим семейным врачам.

    Протокол HRCT и оценка изображений

    Подробное описание протокола HRCT, метода оценки и определений шаблонов HRCT можно найти в онлайн-репозитории.Вкратце, два торакальных рентгенолога с 9-летним и 10-летним опытом оценивали HRCT для каждого пациента по четырем интерстициальным паттернам (помутнение по типу матового стекла, ретикуляция, соты и консолидация) и эмфиземе на шести уровнях. Также был присвоен балл тракционных бронхоэктазов. Соты были определены как заполненные воздухом кистозные пространства с неровными стенками, которые, как считается, не представляют собой тракционные бронхоэктазы, а тракционные бронхоэктазы были определены как неравномерное расширение бронхов, вызванное окружающим ретрактильным фиброзом легких.Наконец, наблюдатели предоставили радиологический диагноз для каждого случая, выбрав из UIP, фиброзного NSIP и неопределенного. Этот рентгенологический диагноз был основан на текущих клинических рекомендациях.23 Примеры оценок с изображениями приведены на рисунках 1-3.

    Рисунок 1 

    . Аксиальное компьютерно-томографическое изображение высокого разрешения на уровне киля у пациента с фиброзным заболеванием легких, связанным с системной склерозом. Имеется субплевральная мелкая ретикуляция. Согласованными оценками на этом уровне были: общая степень заболевания = 20%, ретикуляция = 100%.Тракционные бронхоэктазы были нулевой степени.

    Рисунок 2

    . Аксиальный тонкий срез компьютерной томографии на 1 см ниже купола правой половины диафрагмы у пациента со смешанным заболеванием соединительной ткани фиброзным заболеванием легких. Имеется пятнистое помутнение по типу «матового стекла» и субплевральные соты, оба содержат участки тракционных бронхоэктазов. Согласованные оценки были на этом уровне: общая степень заболевания = 85%, помутнение по типу «матового стекла» = 60%, сотовая структура = 40%. Тракционные бронхоэктазы были 2-й степени в обоих паренхиматозных паттернах.

    Рисунок 3

    Компьютерное томографическое изображение тонкого осевого среза пациента с фиброзным заболеванием легких, связанным с ревматоидным артритом. Диффузное затемнение по типу «матового стекла» с участками выраженных тракционных бронхоэктазов. Субплевральные соты также присутствуют. Согласованными оценками на этом уровне были: общая степень заболевания = 90%, помутнение по типу матового стекла = 80% и сотовая структура = 20%. Тракционные бронхоэктазы были 3 степени в пределах матового стекла в правой средней доле и 2 степени в сотах.

    Функциональные легочные тесты

    Спирометрия (Jaeger Master screen PFT, Carefusion, Warwick, UK), плетизмографические объемы легких (Jaeger Master screen Body, Carefusion, Warwick, UK) и диффузионная способность для угарного газа (DLco) (Jaeger Master screen PFT, Carefusion, Warwick, UK) ) использовались для измерения функции легких в соответствии с установленными протоколами. Были зарегистрированы следующие показатели: ОФВ 1 , ФЖЕЛ, общая емкость легких и диффузионная способность углекислого газа при однократном дыхании с поправкой на концентрацию гемоглобина (DLco).Эти значения были выражены в процентах от прогнозируемых значений для возраста, пола и роста пациента.24

    Статистический анализ

    Данные представлены как среднее значение с SD, медианы с IQR или как число пациентов и процентное соотношение, где это уместно. Статистический анализ проводили с использованием STATA (V.12, StataCorp, Колледж-Стейшн, Техас). Стандартное стандартное отклонение одного определения использовалось для оценки согласованности между наблюдателями для непрерывных переменных (общая степень интерстициального заболевания, помутнение по типу матового стекла, мелкая и грубая ретикуляция, сотовая структура, консолидация и эмфизема).25 Взвешенная статистика κ (κ w ) использовалась для оценки согласия между наблюдателями по категориальным переменным (тракционные бронхоэктазы) и была разделена на следующие категории: плохое (0<κ w ≤0,20), удовлетворительное (0,20<κ w ≤0,40), умеренный (0,40<κ w ≤0,60), хороший (0,60<κ w ≤0,80) и отличный (0,80<κ w ≤1,00). смертность и переменные HRCT и показатели легочной функции.Одна однофакторная модель была построена для общей распространенности интерстициального заболевания, тракционных бронхоэктазов, каждой оценки шаблона HRCT, FVC, FEV 1 и DLco, а одна многофакторная модель была построена с использованием процедуры обратного исключения для терминов, которые были признаны статистически значимыми (p<0,05) на однофакторный анализ. Предположения о линейности и пропорциональных рисках были оценены путем визуального осмотра остатков Мартингейла и масштабированных остатков Шенфельда.

    Результаты

    Всего выявлено 205 пациентов.Из них 47 пациентов были исключены, потому что: (1) при подробной оценке клинических данных мультидисциплинарный диагноз ЗСТ не был установлен (n = 25) и (2) КТВР не проводилась в течение 3  месяцев после исследования функции легких (n = 22). Остальные 168 пациентов составили исследуемую популяцию. В эту группу вошли пациенты с диагнозом ревматоидный артрит (РА, n=39), склеродермия (ССкл, n=32), смешанное заболевание соединительной ткани (СЗСТ, n=33), полимиозит (ПМ, n=33), системная красная волчанка (СКВ, n=17) и болезнь Шегрена (n=14).Исключенные пациенты существенно не отличались с точки зрения функциональных нарушений от конечной популяции исследования. Гистопатологическое подтверждение специфического подтипа фиброза (UIP/фиброзный NSIP) было доступно в 51 случае. За период исследования умерло 48/168 больных. Причинами смерти были документально подтверждены прогрессирование интерстициального заболевания легких (n=44), сепсиса (n=3) и рака легкого (n=1). Из 120/168 оставшихся пациентов 105 были подтверждены как живые в конце периода исследования путем изучения истории болезни.Пятнадцать пациентов были потеряны для последующего наблюдения, но впоследствии были подтверждены как живые в конце периода исследования, связавшись с семейными врачами соответствующих пациентов.

    Из 168 пациентов, включенных в исследование, 103 были женщинами. Средний возраст на момент поступления составил 55,9 года (SD = 10,9  лет). Среднее время наблюдения составило 64 месяца (IQR = 38,4). Медиана интервала между HRCT и исходной функцией легких составила 6  дней (IQR = 1,0). Было 20 пациентов с установленным диагнозом легочной артериальной гипертензии (РА-ЛЛД=2, SScl=10, MCTD=5, ПМ=3, СКВ=0, болезнь Шегрена=0).Сводная информация о демографических данных пациентов, рентгенологических показателях и тестах функции легких представлена ​​в таблице 1. Согласие наблюдателей по каждому из паттернов HRCT и тракционных бронхоэктазов показано в таблице 2. Согласие между наблюдателями по радиологическому диагнозу было хорошим (κ w = 0,74). ). Были поставлены следующие диагнозы: фиброзный NSIP (85,7%, 144/168), неопределенный (5,3%, 9/168) и UIP (8,9%, 15/168). У пациентов, которым был поставлен рентгенологический диагноз UIP, были более обширные ретикуляции и сотовидные образования, а также более тяжелые тракционные бронхоэктазы по сравнению с пациентами, которым был поставлен диагноз фиброзного NSIP или которые имели неопределенный характер заболевания на HRCT (таблица 3).Сотовидность была идентифицирована в 21 случае (RA = 10, SScl = 3, MCTD = 4, PM = 0, SLE = 3, болезнь Шегрена = 1) и была наименее частой идентифицированной картиной в целом. Тракционные бронхоэктазы были выявлены в 125 случаях (RA=33, SScl=22, MCTD=27, PM=26, SLE=8, болезнь Шегрена=9). Во всех 15 случаях, которым был поставлен радиологический диагноз ОИП, на КТВР были обнаружены сотовидные и тракционные бронхоэктазы.

    Таблица 1

    Демографические данные для когорты фиброзной болезни легких, связанной с заболеванием соединительной ткани (CTD-FLD) (n = 168), HRCT и отдельные легочные индексы во время CT

    Таблица 2

    Согласованность между наблюдателями для паренхиматозных паттернов HRCT, выраженная как стандартное отклонение одиночного определения для непрерывных переменных и взвешенный коэффициент κ для категориальных переменных* (n = 168)

    Таблица 3

    Оценки HRCT наблюдателей для пациентов с CTD-FLD с рентгенологическим диагнозом фиброзного NSIP, UIP или неопределенного (n = 168)

    При однофакторном анализе помутнение по типу «матового стекла» было единственным паренхиматозным паттерном, который не был связан с повышенной смертностью (таблица 4).Рентгенологический диагноз был тесно связан со смертностью (таблица 4, рисунок 4). При многопараметрическом анализе увеличение тяжести тракционных бронхоэктазов, увеличение степени сотового расширения и снижение DLco независимо связаны с увеличением смертности (таблица 5). Эти результаты оставались независимо связанными с повышенной смертностью при анализе подгрупп у пациентов с рентгенологическим диагнозом NSIP (и с рентгенологическим диагнозом UIP (см. Дополнительное онлайн-приложение, таблица 1)).На основании этих результатов баллы непрерывной тракционной бронхоэктазии и баллы сотовой связи для каждого пациента были преобразованы в простой бинарный балл отсутствия/наличия. Согласие между исследователями по отсутствию/наличию тракционных бронхоэктазов было хорошим (κ w = 0,69), а по отсутствию/наличию сотовой структуры было умеренным (κ w = 0,50). Многопараметрический анализ, заменяющий эти бинарные оценки непрерывными тракционными бронхоэктазами и сотовыми баллами, снова продемонстрировал, что бинарные баллы и DLco были единственными переменными, независимо связанными с повышенной смертностью (тракционные бронхоэктазы отсутствуют/присутствуют = HR 4.00, p = 0,001, 95% ДИ от 1,19 до 13,38, сотовая структура отсутствует/присутствует = HR 2,87, p = 0,022, 95% ДИ от 1,53 до 5,43, DLco = HR 0,97, p = 0,013. 95% ДИ от 0,95 до 0,99). Прогностическая сила этих бинарных оценок была сохранена при анализе подгрупп всей когорты с удалением каждой подгруппы CTD по очереди (см. Дополнительное онлайн-приложение, таблицы 2 и 3). Были проведены еще два анализа: во-первых, все анализы были повторены после цензурирования нереспираторных смертей (n=4). Во-вторых, поскольку васкулопатия при ЛАГ может возникать у пациентов с СС cl (СС cl-ЛАГ) или СКВ (СКВ-ЛАГ), что уже дает особенно неблагоприятный прогноз, был проведен второй анализ всех переменных, цензурирующий пациентов с SS cl-ЛАГ (n =10) или СКВ-ЛАУ (СКВ-ЛАУ=0).Эти анализы не привели к заметным изменениям значимости предикторов или величины их влияния на оценки времени выживания.

    Таблица 4

    Общие HR смертности по данным HRCT и легочных индексов при CTD-FLD (n=168)

    Таблица 5

    Многовариантные HR для смертности по данным HRCT и легочных индексов при CTD-FLD (n=168)

    Рисунок 4. Кривая выживаемости Каплана-Мейера

    для пациентов с фиброзным заболеванием легких, связанным с заболеванием соединительной ткани (CTD-FLD), на основании рентгенологических проявлений (n–168).

    Анализ подгрупп пациентов с данными хирургической биопсии легкого (n=51)

    Пациенты с подтвержденным биопсией НИП (n=25) имели более тяжелое заболевание с точки зрения распространенности заболевания, а также степени ретикуляции, сотовой структуры и тяжести тракционных бронхоэктазов по сравнению с пациентами с подтвержденным биопсией фиброзным НИПБ (n=26) (табл. 6). Пациенты, для которых был доступен гистопатологический диагноз, были разделены на четыре категории на основе комбинации назначенного рентгенологического и установленного гистопатологического диагнозов; (1) рентгенологический и гистопатологический диагноз ОИП (n=13 — конкордантный ОИП), (2) рентгенологический диагноз фиброзного НСИП или неопределенный, с гистопатологическим диагнозом ОИП (n=12 — дискордантный ОИП) (3) рентгенологический диагноз ОИП или неопределенный, с гистопатологическим диагнозом NSIP (n=9, дискордантный NSIP) и (4) рентгенологическим и гистопатологическим диагнозом фиброзного NSIP (n=17, конкордантный NSIP).65, p<0,001, 95% ДИ от 1,67 до 4,99). Пациенты с конкордантным ОИП имели самую высокую смертность, в то время как конкордантный НСИП был связан с самой низкой смертностью. Дискордантный NSIP и дискордантный UIP были связаны с более низкой смертностью, чем с конкордантным UIP, но с большей смертностью, чем с конкордантным фиброзным NSIP (рис. 5). Многопараметрический анализ показал, что тяжесть тракционных бронхоэктазов (HR 1,07, p = 0,001, 95% ДИ от 1,01 до 1,13) и степень сотового расширения (HR 1,21, p = 0,031, 95% ДИ 1).от 08 до 1,35) были единственными независимыми переменными, независимо связанными с повышенной смертностью у пациентов, перенесших биопсию легкого.

    Таблица 6

    Рентгенологические диагнозы наблюдателей и оценки HRCT у пациентов с CTD-FLD и фиброзным NSIP или UIP при биопсии (n = 51)

    Рисунок 5

    Кривая выживаемости Каплана-Мейера для пациентов с фиброзным заболеванием легких, связанным с заболеванием соединительной ткани (CTD-FLD), которым была проведена хирургическая биопсия легкого (n–41/168). Больные разделены в соответствии с рентгенологически-гистопатологическим диагнозом.См. определения в тексте.

    Обсуждение

    Наше исследование продемонстрировало три новых открытия у пациентов с CTD-FLD. Во-первых, сотовидные и тракционные бронхоэктазы являются важными предикторами смертности с помощью HRCT, а тракционные бронхоэктазы являются более сильными из двух. Во-вторых, клиническая полезность этого вывода усиливается за счет более высокого уровня согласия между наблюдателями, связанного с отсутствием/присутствием определения тракционных бронхоэктазов по сравнению с тем же определением сотовой структуры.Наконец, наши результаты свидетельствуют о том, что при ЗСТ-ЗЛД пациенты с гистопатологическим диагнозом ОИП, но несогласованными рентгенологическими признаками, имеют более благоприятный прогноз по сравнению с пациентами с рентгенологическим и гистопатологическим ОИП.

    Несмотря на недостаток данных о паттернах HRCT, которые предсказывают прогноз при CTD-FLD, в нескольких исследованиях были выявлены прогностические паттерны HRCT при фиброзных (не связанных с CTD) ИИП.4,5,7,26,27 Многие из этих продемонстрировали, что увеличение ретикуляции, сотовой структуры или их комбинации в качестве показателя «фиброза» связано с увеличением смертности.4 , 5 , 7 , 26 Совсем недавно два исследования показали, что увеличение тяжести тракционных бронхоэктазов также является прогностическим фактором увеличения смертности при фиброзном ИИП. NSIP, по ряду причин неясно, могут ли данные КТ, полученные у пациентов с идиопатическим фиброзным заболеванием легких, быть непосредственно применены к CTD-FLD. Во-первых, CTD-FLD не точно воспроизводит идиопатическое фиброзное заболевание легких при гистопатологическом анализе.Меньшее количество фибробластических очагов, выраженные лимфоидные зародышевые центры, лимфоплазмоцитарные инфильтраты и характерная морфология миофибробластов являются отличительными чертами ДСТ-ЗЛД.10,11,28,29 Во-вторых, и это наиболее важно, ДСТ-ЗЛД, по-видимому, имеет более благоприятный прогноз, чем фиброзный ИИП.12 ,15,30 Несмотря на эти различия, наше исследование показало, что тракционные бронхоэктазы и сотовый тип также являются важными предикторами смертности при CTD-FLD.

    Прогностическая значимость тракционных бронхоэктазов в нашем исследовании является важным открытием.Сотовый паттерн является кардинальным фиброзным паттерном на КТ, и в большинстве исследований основное внимание уделялось прогностическому влиянию этого паттерна4,26, а не тракционных бронхоэктазов. Тем не менее, согласие между наблюдателями в отношении выявления сотовой структуры на удивление плохое31,32, лучше всего отмеченное Lynch et al , которые сообщили об уровнях согласия наблюдателей для сотовой структуры среди опытных торакальных рентгенологов в когорте из 315 пациентов с ИЛФ как едва ли приемлемые для клинической практики. (весовой коэффициент согласия κ не более 0.31).4 Совсем недавно Watadani и соавт. специально определили согласие между исследователями в отношении наличия сотовой связи среди большой группы торакальных и неторакальных рентгенологов как умеренное (взвешенный κ коэффициент согласия = 0,40–0,58)33. в большинстве случаев из-за наличия субплевральной патологии, имитирующей сотообразование, такой как тракционные бронхоэктазы, парасептальная эмфизема и субплевральные кисты. Эти результаты вызывают сомнения относительно того, всегда ли можно полагаться на сотовую структуру в качестве прогностического паттерна КТ в рутинной клинической практике.Результаты нашего исследования подтверждают результаты других исследований, ограниченных ИИП3,5,9, и позволяют предположить, что тракционные бронхоэктазы могут быть лучшим альтернативным признаком КТ для прогностических целей при ЗСТ-ЗСТ

    Клиническая применимость является важным фактором в исследованиях такого рода. Непрерывные тракционные бронхоэктазы и шкалы сотовой шкалы нелегко применить в клинической практике, и это привело к тестированию упрощенной бинарной оценки отсутствия/наличия этих двух моделей. Наше исследование показывает, что само по себе наличие тракционных бронхоэктазов было значительно более мощным прогностическим показателем, чем наличие сотовой структуры.Важно отметить, что определение отсутствия или наличия тракционных бронхоэктазов имело более высокий уровень согласия наблюдателей, чем определение отсутствия или наличия сотовой структуры. Кроме того, достоверность этих наблюдений сохранялась при последовательном удалении каждого ЗСТ по отдельности, что позволяет предположить, что они применимы ко всем ЗСТ-ЛД независимо от гистопатологического подтипа легочного фиброза.

    Текущие рекомендации по диагностике определенного ОИП на КТВР среди других радиологических критериев указывают, что должны присутствовать сотовые структуры с тракционными бронхоэктазами или без них.34 Поэтому неудивительно, что у всех пациентов, которым был поставлен рентгенологический диагноз ОИП, на КТВР наблюдались «соты». Это также объясняет, почему радиологический диагноз был сильным предиктором смертности при однофакторном анализе, но не смог независимо предсказать смертность после учета сотовой связи. Flaherty и соавт. продемонстрировали, что HRCT добавляет прогностическую информацию к гистопатологической классификации идиопатического фиброзного заболевания легких на IPF и идиопатический фиброзный NSIP.27 В этом исследовании пациенты с подтвержденным гистопатологическим ИНФ, но неопределенным или фиброзным паттерном НСИП на КТВР, имели более благоприятный прогноз, чем пациенты с рентгенологически-гистопатологически конкордантной ИЛФ. В нашем исследовании мы впервые показали, что это справедливо и для пациентов с ЗСТ-ЗЛД и указывает на важную прогностическую роль КТВР, даже когда ОИП был подтвержден в образце биопсии. Кроме того, это предполагает, что для пациентов без определенного паттерна UIP на HRCT может потребоваться биопсия легкого для получения точной прогностической информации.

    Мы не подвергали цензуре пациентов, умерших от причин, отличных от респираторных заболеваний, поскольку утверждалось, что «смертность от всех причин» является более клинически значимой конечной точкой для исследований исходов. -FLD, то результаты нашего исследования будут применимы только к пациентам, которые умирают непосредственно в результате заболевания легких, а это означает, что наши результаты не могут быть применены к пациентам в клинической практике. Тем не менее, чтобы оценить влияние нереспираторных смертей на наши результаты, мы повторили анализ, исключив смерть от других причин.Это не привело к заметным изменениям значимости предикторов или величины их влияния на оценки времени выживания.

    Не всем пациентам, включенным в это исследование, была проведена хирургическая биопсия легкого для получения гистоспецифического диагноза. Тем не менее, центральной целью этого исследования было «намерение прогнозировать» у пациентов с различными заболеваниями соединительной ткани и признаками легочного фиброза на HRCT. Поскольку большинству пациентов с ЗСТ-ЗЛД не проводят биопсию легкого для подтверждения диагноза, исключение этих пациентов из исследования внесет существенную погрешность в выборку и сделает наши выводы неприменимыми к большинству пациентов с ЗСТ-ЗЛД.Поэтому мы обязательно включали всех пациентов с совместным мультидисциплинарным диагнозом ЗСТ и признаками фиброза на КТВР. Кроме того, наши результаты были сохранены, независимо от того, какое подмножество CTD было удалено, что позволяет предположить, что наши результаты являются надежными в CTD-UIP и CTD-NSIP.

    В заключение, мы показали, что увеличение степени сотовой связи и тяжести тракционных бронхоэктазов независимо связано с увеличением смертности при ЗСТ-FLD. При выражении в виде бинарной оценки «отсутствует/присутствует» тракционные бронхоэктазы обеспечивают более формирующую прогностическую информацию, чем сотовая структура, и более высокий уровень согласия между наблюдателями.Кроме того, для пациентов с CTD-FLD, у которых гистопатологический диагноз UIP, существуют различия в выживаемости между теми, у кого есть картина UIP на HRCT, и теми, у кого нет классических признаков UIP на HRCT.

    Роль качества внеклеточного матрикса в легочном фиброзе – Полный текст – Дыхание 2014, Vol. 88, № 6

    В обзоре обсуждается роль качества внеклеточного матрикса (ВКМ) в патогенезе легочного фиброза (ПФ). При ПФ высокоупорядоченная структура коллагенов и эластина внутри внеклеточного матрикса легкого серьезно нарушена и утрачивает исходное тканевое качество.Дискуссии о ВКМ были сосредоточены на роли количества белка в отношении прогрессирования ПФ, в то время как важность качества ВКМ легких, определяемого уровнями модификаций белка ВКМ и распределением белка в легочной ткани, не рассматривалась должным образом. . Качество и функция белков могут быть изменены различными посттрансляционными модификациями (ПТМ), такими как сшивка, протеолитическое расщепление, цитруллинирование, неправильная укладка и гликозилирование. В этой статье впервые рассматриваются ключевые данные из литературы, относящиеся к внеклеточному матриксу легких на молекулярном уровне, они соотносятся с изменениями, наблюдаемыми на макроскопическом уровне, и оценивают, какие ПТМ наиболее вероятно способствуют ПФ.В этой статье также рассматривается роль новых биомаркеров, специфичных для неоэпитопов, в ранней диагностике и прогнозировании фиброзных заболеваний. Мы обсуждаем и утверждаем, что измененное качество отдельных белков ВКМ способствует прогрессированию ПФ и может также приводить к увеличению количества легочных белков. Таким образом, и количество, и качество, по-видимому, имеют первостепенное значение.

    © 2014 S. Karger AG, Базель

    Введение

    Существенные изменения в нормальном распределении различных белков внеклеточного матрикса (ВКМ) наблюдаются при ряде заболеваний [1].Первоначально считалось, что функция ВКМ является исключительно структурной, но в настоящее время общепризнано, что его роль выходит за рамки структурных изменений и может включать в себя регуляторные свойства [1]. Есть несколько указаний на то, что даже небольшие изменения в сложном распределении белков ВКМ могут вызвать серьезное повреждение тканей [2,3,4,5,6,7,8,9]. В дополнение к изменениям в их распределении белки в ECM также могут быть изменены в количественном масштабе и на молекулярном уровне, включая модификации их химической структуры или их естественного процесса деградации и восстановления.Примерами потенциальной взаимосвязи между аномальными структурами или процессами белка ВКМ и повреждением тканей являются повышенные уровни ферментов, сшивающих коллаген, наблюдаемые при легочном фиброзе (ПФ) [2], а также повышенное протеолитическое расщепление и сшивание эластина [10,11]. .

    В этом обзоре мы сосредоточимся в основном на функции, количестве и распределении коллагенов и эластина, которые составляют большинство белков ECM в легочной ткани [12,13,14], во время прогрессирования ПФ. ВКМ легких не был исследован в такой степени, как ВКМ других тканей, таких как кость и хрящ [1], и некоторые уроки можно извлечь из этих исследований.ПФ возникает при прогрессировании идиопатической ПФ (ИЛФ) [15], которая представляет собой заболевание легких с одним из самых высоких показателей смертности. Будет обсуждаться качество и количество ВКМ при заболеваниях легких с акцентом на ИЛФ, наряду с наиболее важными посттрансляционными модификациями (ПТМ) белков в ВКМ легких (в основном перекрестное связывание и протеолиз) и процессами, ведущими к ИЛФ.

    Идиопатическая PF

    ИЛФ является наиболее распространенной идиопатической интерстициальной пневмонией и имеет один из самых неблагоприятных прогнозов среди всех заболеваний легких [16,17].Медиана выживаемости пациентов с ИЛФ составляет 2,5–3,5 года после постановки диагноза [16,18]. Даже при агрессивных формах рака, за исключением рака легкого и поджелудочной железы, показатели выживаемости после постановки диагноза выше, чем при ИЛФ [15]. Ранее ИЛФ считали прогрессирующим воспалительным заболеванием, при котором пролиферация фибробластов и внеклеточное ремоделирование приводят к образованию рубцов или фиброзу легких [15]. Эта теория в настоящее время заменена парадигмой хронического эпителиального поражения, которая утверждает, что существует постоянное повреждение эпителия вместе с недостаточной репарацией и гиперплазией.За этим следует эпителиально-мезенхимальный переход, во время которого эпителиальные клетки претерпевают переход к мезенхимальному фенотипу, что приводит к фенотипам фибробластов и миофибробластов [19]. Это может инициировать отложение избыточного количества материала ECM в легких. Несколько факторов роста могут играть активную роль в возникновении ПФ. К ним относятся, среди прочего: TGF-β [20], CTGF [21], ET-1 [22], TNF-α [23], PDGF [24] и Wnt [25]. Более широкое описание их роли здесь не приводится, поскольку основное внимание уделяется белкам ECM легких.Конкретный процесс, ответственный за нарушение репарации эпителия, что приводит к избыточному отложению белков ECM, остается неизвестным.

    Основная клиническая проблема ИЛФ заключается в том, что заболевание диагностируется относительно поздно, и в настоящее время нет прогностических маркеров или даже простых серологических маркеров, которые можно было бы использовать для выявления пациентов с быстрым прогрессированием и, следовательно, наиболее нуждающихся во вмешательстве. Следовательно, необходимо уделять больше внимания прогрессированию ИЛФ.

    ВКМ легких

    ВКМ представляет собой трехмерную сеть, поддерживающую структуру тканей и органов путем инкапсуляции клеток и определения их микроокружения [9].Он состоит из высокоорганизованной сложной сети организованных белков. Растворимые факторы, такие как цитокины и факторы роста, могут прикрепляться к сети, и клетки могут мигрировать в нее. Ранее считалось, что ВКМ поддерживает только структурные свойства, но его роль при различных заболеваниях была пересмотрена [1], и теперь он также считается центральным регулятором поведения клеток и тканей посредством трансмембранной передачи сигналов [26,27]. В этом разделе мы перечислим некоторые из основных структурных свойств ECM.

    Существуют два типа структурных ВКМ: (1) базальная мембрана взаимодействует с эпителием и эндотелием и состоит в основном из протеогликанов коллагена IV типа, ламинина, энтактина/нидогена и гепаринсульфата [28]; (2) интерстициальный матрикс составляет основную часть ВКМ. Эластин и несколько типов коллагенов вместе с фибронектином вносят вклад в механическую прочность ткани [26].

    В то время как основной состав и характеристики базальной мембраны и интерстициального матрикса сходны в разных тканях, различия в компонентах ВКМ, например, в экспрессии изоформ белков, ПТМ и соотношении между отдельными белками матрикса, способствуют дифференциации Организация и структура ВКМ по всему телу.Это обеспечивает тканевую специфичность [29,30,31].

    ECM легких включает несколько структурных белков. В основном это коллагены, эластин, протеогликаны, фибронектин и ламинин.

    Несколько исследований связывают уровни белковых фрагментов ECM легких, например, эластина и коллагена типа I, III, IV, V и VI, с заболеваниями легких, такими как хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и ИЛФ [32,33, 34,35].

    Суперсемейство коллагена содержит не менее 27 типов коллагена и составляет примерно 20% сухого веса внеклеточного матрикса легких [14].Сшивка является последней стадией биосинтеза коллагена и имеет важное значение для физических и механических свойств коллагеновых фибрилл. Сшивание — это ферментативный процесс, который осуществляется в основном ферментами лизилоксидазой (LOX) и трансглутаминазой (TG) [36,37,38,39,40]. Большое количество поперечных связей способствует характерно высокой прочности на растяжение и минимальной растяжимости коллагенов.

    Эластин обеспечивает эластичность и упругость многих тканей и органов, включая легкие, кожу, аорту, связки, сухожилия и хрящи, и поэтому считается критически важным для их долговременного функционирования [41].Предшественник эластина, известный как тропоэластин, секретируется фибробластами, гладкомышечными клетками, хондроцитами или эндотелиальными клетками до того, как он расщепляется до эластина [42]. Образование ковалентных поперечных связей десмозинового происхождения на основе лизила с помощью LOX дополнительно стабилизирует сформированные эластиновые волокна [43]. Эластические волокна предназначены для поддержания своей эластической функции в течение всей жизни и после образования в основном расщепляются только несколькими специализированными протеазами. Эластин в основном расщепляется матриксными металлопротеиназами (ММП) и сериновыми и цистеиновыми протеазами, включая нейтрофильную эластазу (НЭ) [4,44,45,46,47].На его долю приходится более 30% сухого веса легких [12,13] и, следовательно, он является наиболее типичным белком внеклеточного матрикса легких. Эластин преобладает в плевре, альвеолярных перегородках и стенках кровеносных сосудов и дыхательных путей, покрывающих тонкое, сильно разветвленное дыхательное дерево. Его способность расширяться и сокращаться позволяет альвеолярному расширению и сокращению во время дыхания [48].

    Гиалуроновая кислота (ГК) представляет собой несульфатированный гликозаминогликан. Ли и др. [49] продемонстрировали, как избыточная экспрессия HA-синтазы 2 (HAS2) может индуцировать ПФ.Делеция HAS2 также ингибировала развитие ПФ. Таким образом, ГК может способствовать возникновению ПФ.

    Интегрины необходимы для ремоделирования ВКМ, поскольку они передают сигналы из внутренней части клеток в ВКМ и наоборот. Интегриновая регуляция TGF-β может привести к нескольким фиброзным заболеваниям, включая ИЛФ [50].

    Другие молекулы, входящие в состав ECM легкого, могут включать фибриноген, который представляет собой гликопротеин. Ламинин является наиболее распространенным гликопротеином в базальной мембране внеклеточного матрикса легких и часто связан с энтактином [5].Протеогликаны также обнаружены в интегральной мембране клеток легкого или ECM легкого [5].

    ПТМ в ВКМ легких

    ПТМ представляют собой модификации белков, которые не кодируются ДНК, но являются следствием физиологического или патологического состояния клетки/ткани. ПТМ белков также известны как неоэпитопы [31]. ПТМ расширяют химические возможности белка дальше, чем это возможно с мономерами из 20 аминокислот. PTM также позволяют регулировать белок в его текущем состоянии и местоположении и дают возможность контролировать состояние клетки или ткани, как ранее было доказано специфичными для PTM биомаркерами [30].Они часто встроены в неглобулярные области белка [51,52]. Основное внимание здесь направлено на PTM, имеющие отношение к организации ECM, в основном на протеолитическое расщепление и сшивание. Мы представим примеры различных заболеваний, возникающих из-за нарушений ECM, и обсудим PTM, которые важны при заболеваниях / фиброзе легких, особенно IPF. Более подробное описание всех ПТМ, наблюдаемых при различных заболеваниях, было представлено ранее [29,30]. Некоторые обсуждаемые здесь ПТМ ранее были идентифицированы и использовались в качестве биомаркеров для измерения патологической активности [31,53].Это включает протеолитическое расщепление, цитруллинирование, сшивание и гликозилирование. Легким для оптимального функционирования требуется большая площадь дыхательных путей и эпителиальная поверхность, и поэтому эта область постоянно подвергается воздействию внешних факторов, которые могут влиять на регуляцию ПТМ по отношению к белкам внеклеточного матрикса легких.

    Гликозилирование

    Гликозилирование является распространенным ПТМ. Хорошо известным примером применения гликозилирования в диагностике является гликозилирование гемоглобина A 12 [54], используемое для оценки диабета [55].Этот пример показывает, как ПТМ для конкретного заболевания может обеспечить более точную диагностику, чем измерения интактных молекул. Гипергликозилирование также присутствует при легочных заболеваниях, таких как хронический бронхит и муковисцидоз, где оно влияет на врожденный иммунитет дыхательных путей и способствует прикреплению патогенов [56,57].

    Протеолитическое расщепление

    К числу наиболее патологически значимых ПТМ в легких относятся протеолитическое расщепление коллагена и эластина ММП [8,34,36,44,46,58,59,60,61,62] и НЭ [61, 63,64].Роль этой модификации в заболеваниях легких была изучена путем анализа того, как MMP-индуцированные неоэпитопы эластина и коллагена связаны с деградацией легочной ткани [33,34]. Это можно связать со свойствами матрикинов. Матрикины представляют собой белковые фрагменты ЕСМ, которые могут регулировать клеточную активность, что было продемонстрировано аутоиммунитетом против эластина, вызванным эластиновыми матрикинами при эмфиземе [65,66]. Фрагменты были способны стимулировать иммунный ответ в тканях, при этом активация цитокинов приводила к увеличению экспрессии протеазы, что приводило к прогрессирующему разрушению внеклеточного матрикса легких [66].Таким образом, протеолитические расщепления могут иметь как структурные, так и регуляторные цели в ECM легких.

    Сшивание

    Сшивание сильно влияет на механические свойства ВКМ, такие как вязкоупругость и жесткость, что может повысить механическую прочность ткани [67]. Это актуально, поскольку как жесткость, так и топология ВКМ регулируют рост, ремоделирование, дифференцировку, миграцию и фенотипы самых разных клеток и тканей [68,69,70].

    LOX представляет собой Cu-профермент, который необходим для стабилизации внеклеточного матрикса легких, вызывая, в частности, перекрестное связывание эластина и коллагена. Образование этих лизиновых поперечных связей в соединительной ткани может представлять собой важную защиту от протеолиза эластина и коллагена, осуществляемого неспецифическими протеазами. LOX обладает самым высоким сродством к коллагенам, преципитированным в виде фибрилл, и к кластерным формам эластина [71]. Было показано, что количество поперечных связей на молекулу коллагена повышено в фиброзной ткани по сравнению со здоровым состоянием [72].Было указано, что LOX является основным фактором увеличения перекрестного связывания при нескольких заболеваниях, включая PF [73]. Об этом свидетельствует резкое увеличение активности LOX при развитии ПФ [73]. Распределение LOX тканеспецифично [74,75]. Уровни LOX также могут влиять на уровни экспрессии белков ECM, таких как эластин, где увеличение LOX вызывает увеличение синтеза эластина [76]. Семейство LOX состоит из 9 членов, среди которых наиболее выражен LOX-подобный-2 (LOXL2) [38].Было обнаружено, что LOXL2 сверхэкспрессируется в образцах легочной ткани пациентов с ИЛФ, особенно в тканях с активированными фибробластами, реактивными пневмоцитами и сосудистой сетью в очагах фибробластов [77].

    Другим сшивающим ферментом ЕСМ является TG, который катализирует Ca 2+ -зависимую реакцию переноса ацила между γ-карбоксамидной группой определенных остатков глутамина и первичными аминами (например, ε-аминогруппой остатков лизина). Это приводит к образованию поперечной связи N ε (γ-глутамил)лизина [78].Семейство ТГ включает 8 каталитических ТГ и 1 некаталитический родственник, лишенный ТГ-активности [79]. Члены семейства TG различаются по тканевой экспрессии и функциям, и TG2, в частности, привлекает все большее внимание среди фиброзных заболеваний. TG2, также известный как тканевой TG или tTG, жизненно важен для созревания ECM легких [80] и играет роль в развитии PF [39,81].

    Окисление

    Учитывая высокую диффузию газообразного кислорода и напряжение кислорода в легких, окисление белков внеклеточного матрикса является важным ПТМ при заболеваниях легких.Таким образом, активные формы кислорода (АФК) могут играть роль в прогрессировании ПФ. Об этом свидетельствует корреляция уровней АФК с низкой функцией легких у пациентов с ИЛФ и низкими уровнями АФК в контроле [82]. Эти окислительные соединения могут нарушать тонкий баланс между оксидантами и антиоксидантами в легких. Именно лейкоциты ответственны за продукцию оксидазы в легких [83]. Высокое содержание окисляющих соединений в легких пациентов с ИЛФ может быть связано не только с курением, поскольку уровни окисленных белков (новые карбонильные группы) также повышены в легких некурящих пациентов с ИЛФ [84].Временное увеличение синтеза антиоксидантов наблюдалось в жидкости бронхоальвеолярного лаважа у пациентов с ИЛФ как средство компенсации высокого окислительного стресса [85]. Тем не менее, в фиброзных участках легкого человека по-прежнему сообщалось о локальном снижении содержания антиоксидантов, что свидетельствует о преобладании оксидантов в фиброзных участках [86]. Кроме того, регуляция ММР и их ингибиторов может быть изменена окислительными группами, влияющими на ремоделирование ВКМ легких [87], а апоптоз клеток может быть усилен окислительными модификациями рецептора Fas [88].

    Цитруллинирование

    Соответствующим ПТМ является цитруллинирование аргинина в цитруллин. Дезаминирование аргинина удаляет его положительный заряд при нейтральном pH, изменяя изоэлектрическую точку белка [89,90]. Это приводит к более открытой структуре, что делает белки более уязвимыми для протеолиза [91] или может влиять на клеточную сигнализацию белков [92,93]. Также было обнаружено, что цитруллинированные белки имеют менее организованную структуру и являются более благоприятным субстратом для ТГ [94].Цитруллинирование ранее было связано с фиброзом, поскольку исследования показали увеличение цитруллинированного белка при фиброзе печени [95].

    Белковый (неправильный) фолдинг

    ПТМ могут быть более сложными, чем рассмотренные выше примеры модификаций. В частности, механизмы, приводящие к правильному фолдингу белков, могут нарушаться при неупорядоченном распределении белков ВКМ при прогрессировании легочных патологий. Сеть протеостаза была определена как сложная система, включающая шапероны, дисульфидизомеразы белка, компоненты деградации и множественные сигнальные сети, которые контролируют как состав, так и концентрацию его компонентов в ответ на клеточный геном и местную среду для поддержания здоровья протеома. качество [96].Нарушения в протеостатических процессах могут вызывать потерю функции белка и/или агрегацию неправильно свернутых белков [97]. Это также происходит при легочных заболеваниях, где существенную роль может играть протеостаз [96]. Кроме того, рекомендации Национального института сердца, легких и крови включают большее внимание улучшению биомаркеров, направленных против протеостатических изменений при легочных заболеваниях [98].

    В таблице 1 перечислены некоторые последствия неконтролируемого протеолитического расщепления, окисления, цитруллинирования, сшивания и гликозилирования.К ним относятся, среди прочего, фиброз и различные легочные заболевания. Эти примеры подчеркивают, что ПТМ могут играть важную роль в прогрессировании фиброзных заболеваний, особенно в легких.

    Таблица 1

    ПТМ белков и их последствия

    Биохимические маркеры в диагностике и прогнозировании заболеваний легких

    В результате ремоделирования ВКМ фрагменты белков, полученные из протеаз, откладываются локально в патологически пораженных тканях и высвобождаются в кровь/моча, где они могут быть обнаружены в качестве серологических биохимических маркеров [1].Несколько новых специфических биомаркеров были разработаны для обнаружения таких неоэпитопов и оказались успешными для оценки фиброзных заболеваний [31,32,33,34,53,99,100,101]. Таблица 2 включает новые серологические биомаркеры, которые имеют отношение к фиброзу, в том числе широкий спектр биомаркеров, оценивающих определенные фрагменты белка ECM, которые возникают после специфического процессинга PTM. Эти биомаркеры часто не зависят от общего количества белков (количества), но очень специфичны в отношении неоэпитопов, повышенных при фиброзных заболеваниях [33].Было показано, что биомаркеры, специфичные для фрагментов коллагена, полученных из ММП, имеют диагностическую ценность у пациентов с ХОБЛ и ИЛФ и позволяют различать два заболевания с низким и высоким уровнем фиброза соответственно [33]. В других исследованиях биомаркеры, специфичные для фрагментов эластина, позволили количественно определить фрагменты эластина в сыворотке пациентов с ХОБЛ и ИЛФ и показали, что уровень фрагментов эластина, расщепленных ММП, был повышен у больных пациентов по сравнению с контролем [33,34]. Это иллюстрирует, как фрагменты белков ECM, происходящие из MMP, имеют отношение к легочным заболеваниям/фиброзу.

    Таблица 2

    Избранные современные серологические биомаркеры, оценивающие количество и деградацию белков

    Количество белков при прогрессировании ПФ

    Дисбаланс протеазы/ингибитора протеазы до сих пор до конца не изучено. Основное внимание, как правило, направлено на количественную оценку белков, таких как эластин и коллаген, или клеток, таких как нейтрофилы и макрофаги, которые, как известно, важны для легочной среды [1,33,64,102].Количество структурных белков имеет важное значение в патологии ПФ; однако количество протеаз и ингибиторов протеаз не менее важно [64,103]. Локальная деградация структурных белков в ECM легкого часто сочетается с ограниченным увеличением активности протеаз [1]. В здоровых легких существует баланс между образованием и деградацией ВКМ для обеспечения надлежащего ремоделирования тканей. Этот тканевый баланс не ограничивается устойчивым производством белков ECM. В легких человека существует хрупкий баланс между разрушающими ВКМ ферментами и их ингибиторами [64].Нарушение соотношения протеаза-антипротеаза может быть вызвано внешними факторами, такими как курение. Некоторые исследования показывают, что этот дисбаланс может прогрессировать в заболевания легких, такие как ХОБЛ или ИЛФ, если баланс склоняется в сторону протеаз или антипротеаз соответственно [64, 104, 105, 106].

    Ангиогенез

    Однако роль дисбаланса протеазы/ингибитора протеазы как основного инициатора ИЛФ считается устаревшей. Обсуждение протеазы/ингибитора протеазы было заменено другими теориями, включая роль дисбаланса ангиогенного/ангиостатического соотношения.Ангиогенные факторы роста в легких могут усиливать экспрессию компонентов ВКМ и, таким образом, нарушать ремоделирование ВКМ [107]. Роль ангиогенеза в прогрессировании ИЛФ была пересмотрена в последние годы [108]. Однако не было подтверждено, инициирует ли ИЛФ увеличение или уменьшение ангиогенеза.

    Качество белка при прогрессировании ПФ

    Хотя во многих исследованиях показано, что прогрессирование ПФ инициируется, прежде всего, изменением количества белков ВКМ и клеток в легких, до сих пор не было предоставлено убедительных доказательств того, является ли это количество или качество белков, или и то, и другое, ответственно за прогрессирование ПФ.Качество белков ECM может быть определено уровнями модификаций, таких как протеолитическое расщепление, перекрестное связывание и их распределением в легочной ткани.

    Чтобы получить более глубокое представление о прогрессировании ПФ, полезно сосредоточиться не только на количественных/визуальных наблюдениях (таких как очаги фибробластов и количество клеток и белков), но и на факторах на молекулярном уровне, включая анализ ПТМ, которые могут вызывать лишь незначительные химические изменения, но также могут способствовать прогрессированию ПФ.

    Качество ВКМ в нелегочных тканях

    Несколько исследований были сосредоточены на роли качества ВКМ при прогрессировании заболевания легких. Тем не менее, эффекты изменений качества ВКМ изучались при других заболеваниях, таких как остеопороз, когда ВКМ костей изменяется как по количеству, так и по качеству [109, 110, 111]. При остеопорозе изучалось влияние неферментативного сшивания коллагена на прочность костей и качество ВКМ [110]. Известно, что многие типы рака метастазируют в кости [112].При инвазии костного микроокружения раковыми клетками увеличивается секреция белков ВКМ со специфическими неоэпитопами. Эти изменения были использованы для разработки биохимического маркера для обнаружения локального высокого обмена костной ткани остеокластами [101].

    Антиоксиданты могут остановить прогрессирование фиброза

    Знание окислительных реагентов как маркеров ПФ было ценным в различных клинических исследованиях, в которых антиоксиданты использовались в качестве возможного препарата для лечения ПФ.Мышам, получавшим блеомицин и асбест, вводили различные антиоксиданты с последующим снижением PF. Сюда входят антиоксиданты, такие как каталаза [113] и карнозин [114]. У людей введение антиоксиданта глутатиона привело к более высокому соотношению антиоксидантов к оксидантам в легких [115]. В качестве примера важности антиоксидантов при ПФ даже известное антифиброзное средство пирфенидон обладает некоторым антиоксидантным действием [116]. Введение антиоксидантов вместе с другими известными антифибротическими соединениями показало, что антиоксиданты могут усиливать действие антифибротических соединений в отношении важных параметров ПФ, таких как форсированная жизненная емкость легких [117].Таким образом, антиоксиданты могут играть ключевую роль в лечении ПФ в будущем.

    Сшивание препятствует правильному ремоделированию

    Ранее считалось, что роль ферментативных сшивок является чисто структурной. Однако в исследованиях описаны другие роли этих ферментов в создании и поддержании патологического микроокружения при раке и фиброзных заболеваниях [77]. Одно исследование показало, что активность и экспрессия LOX и LOXL2 коррелируют с нарушениями, наблюдаемыми в микроокружении тканей, ведущими к раку и фиброзу [77].Это подтверждается другими исследованиями, показывающими увеличение количества поперечных связей на молекулу коллагена в фиброзных тканях [72]. Предполагается, что это увеличение поперечных связей способствует накоплению коллагена за счет снижения усвояемости коллагена [3,118,119]. Уровни LOXL2 в основном исследовали в фиброзных тканях легких у пациентов с ИЛФ [77], хотя LOX часто называют основным фактором, способствующим увеличению перекрестного связывания при ПФ [2,73]. Это связано с более высокой экспрессией LOXL в здоровых тканях по сравнению с LOXL2 [77].

    Активация мРНК LOXL2, а также увеличение перекрестных связей коллагена были связаны с ухудшением степени опухоли легких [77]. Поэтому было разработано моноклональное антитело к LOXL2 (AB0023), которое доказало свою эффективность в ингибировании активности LOXL2 [77]. У мышей, получавших AB0023, в модели первичной опухоли наблюдалось значительное снижение количества сшитых коллагенов и уменьшение объема опухоли по сравнению с мышами, получавшими носитель. Это не только связывает молекулярную среду ВКМ с патологическими состояниями, но также демонстрирует возможность использования изменений в качестве ВКМ для остановки прогрессирования опухолей.В этом исследовании было показано, что в ткани легких крыс, получавших блеомицин, наблюдалось значительное увеличение LOXL2 и перекрестно-сшитых коллагенов. Добавление AB0023 с блеомицином успешно уменьшало количество сшитого коллагена и фиброза в легочной ткани по сравнению с комбинацией носителя и блеомицина. Помимо предотвращения фиброза, добавление AB0023 после инъекции блеомицина показало, что ингибирование LOXL2 может обратить вспять установленный PF.

    TG, особенно TG2, представляют собой другой тип ферментов, способных сшивать белки ECM в высокомолекулярные продукты с высокой устойчивостью к протеазам [78,80].Исследования показали, что на качество, т. е. порядок/распределение, белков ВКМ также влияет количество ТГ, и что более высокие уровни этого фермента обнаруживаются при фиброзе [40]. TG активен на более ранней стадии фиброза, чем LOX [39,40,81]. Как было замечено с LOX, ингибирование TG также может предотвратить ремоделирование ткани ECM [120].

    Эти исследования продемонстрировали, как ингибирование фермента, отвечающего за качество ВКМ легких, может непосредственно предотвращать и даже обращать вспять ремоделирование ВКМ легких и, следовательно, фиброз.Другие исследования также продемонстрировали, что эластические волокна присутствовали в том же количестве в ВКМ легкого, который был поврежден, а затем репарирован, по сравнению с ВКМ неповрежденного легкого, но распределение все еще оставалось неупорядоченным после процесса восстановления [102,121].

    Фрагменты внеклеточного матрикса, полученные из протеазы, в качестве средств улучшения

    На сегодняшний день не существует утвержденных эффективных методов лечения фиброза [122,123,124], но исследования показывают, что белковые фрагменты внеклеточного матрикса, полученные из протеазы, могут иметь потенциальные терапевтические функции [1,125].С-конец коллагена XVIII содержит внутренний фрагмент массой 20 кДа, называемый эндостатином. Исследования показали, что концентрация эндостатина в сыворотке и/или жидкости бронхоальвеолярного лаважа у пациентов с ИЛФ или системной склероз-ассоциированной ЛФ в 2–20 раз выше, чем в контроле [125]. Е4 представляет собой фрагмент С-конца человеческого эндостатина с добавлением амидной модификации на его С-конце. Ямагучи и др. [125] протестировали антифибротические свойства пептида E4, полученного из эндостатина, в отношении PF ex vivo и in vivo.Е4 вводили либо одновременно, либо через 3 дня после введения блеомицина в легкие крыс [125]. Было показано, что Е4 может не только предотвращать ПФ, но и улучшать его течение in vivo. Это было продемонстрировано иммуногистохимией и снижением концентрации коллагена в легочной ткани. Кроме того, исследовали секрецию LOX из нормальных фибробластов легких взрослых людей, стимулированных TGF-β, и из легких мышей, инъецированных блеомицином. Снижение концентрации LOX при добавлении E4 наблюдалось во всех случаях.

    Исследование также показало связь между увеличением концентрации коллагена и LOX и PF [125]. Корреляция между количеством коллагена и количеством сшивающего фермента может указывать на то, что сшивание предотвращает деградацию молекул коллагена протеазами. Ранее считалось, что количество белков ЕСМ является основным инициатором ПФ, поскольку в тканях легких у пациентов с ПФ наблюдалось увеличение уровня коллагена [103, 126], несмотря на увеличение концентрации протеазы в легких [127].

    Дополнительные исследования показали, что прогрессирование блеомицин-индуцированного PF у крыс останавливается введением матрикса мочевого пузыря свиньи, переваренного пепсином [6], тогда как фиброз не может быть остановлен инъекцией непереваренного матрикса мочевого пузыря свиньи . Такие данные указывают на то, что два матричных материала, которые микроскопически одинаковы, но не на молекулярном уровне, приводят к двум различным исходам в патогенезе ПФ.

    Исследования матрикса мочевого пузыря свиньи и E4 показали, что внеклеточный матрикс легких выполняет не только структурные, но и эндокринные функции, доказывая его активную роль в ремоделировании тканей.Эти эндокринные свойства также могут привести к негативным последствиям. Пептиды, полученные из эластина, могут вызывать аутоиммунитет против эластина при эмфиземе [66]. Эти фрагменты способны стимулировать иммунный ответ в ткани, где цитокины активируются, что приводит к активизации протеаз, что приводит к прогрессирующему разрушению внеклеточного матрикса легких. Таким образом, пептиды, полученные из ЕСМ, не всегда могут обладать терапевтическими свойствами.

    Рисунок 1 иллюстрирует последствия изменений в ВКМ легких на молекулярном уровне, которые включают перекрестное связывание, протеолиз и цитруллинирование белков ВКМ легких.Все эти изменения качества ECM легких могут снизить функцию легких. Важно учитывать, что многие из этих PTM необходимы для правильного распределения белков ECM в легких. В основном, когда PTM сверхэкспрессированы или отсутствуют, качество изменяется.

    Рис. 1

    ПТМ изменяют качество ECM легких. a В контролируемой среде ВКМ существует тонкий протеостатический баланс, обеспечивающий высокий порядок/качество распределения компонента ВКМ и умеренное количество ПТМ. b-d При прогрессировании фиброза ПТМ также могут быть причиной снижения порядка/качества внеклеточного матрикса. b Локальное увеличение сшивающих ферментов, таких как LOX или TG, может вызвать увеличение сшитых белков ECM, которые не могут быть расщеплены. c Внешние воздействия вместе с ПТМ, такими как цитруллинирование, могут вызывать серьезное неправильное свертывание белков и нарушать протеостатический баланс. Если это происходит быстрее, чем расщепляются неправильно свернутые белки, они начинают накапливаться.Цитруллинирование также делает белки более уязвимыми для других ПТМ, таких как протеолиз и сшивание. d Повышение протеолитического расщепления белков внеклеточного матрикса легких происходит при некоторых заболеваниях легких, включая ИЛФ. Поэтому фрагменты, полученные из протеазы, часто обнаруживаются в сыворотке пациентов с ИЛФ. Протеазы, наблюдаемые при заболеваниях легких, представляют собой эластазоподобные сериновые протеазы, такие как NE или металлопротеиназы. БМ = Базальная мембрана.

    Заключение

    Мы выделили ключевые PTM, которые частично ответственны за развитие ремоделирования ECM при PF.Предыдущая литература была сосредоточена на корреляции изменений количества ECM с PF; однако изменения количества ВКМ не были продемонстрированы как основной инициатор PF, который может быть результатом других процессов.

    Наше предположение, основанное на обзоре данных, состоит в том, что PTM белков ECM легких в соответствии с количеством являются частью некоторых ключевых процессов, ответственных за прогрессирование PF. PTM, наиболее часто влияющие на качество ECM, включали протеолитическое расщепление, окисление и сшивку.Это было доказано на примере того, что удаление источника сшивания может улучшить ремоделированную легочную ткань. Мы сообщили о доказательствах того, что внеклеточный матрикс выполняет не только структурные функции, но и действительно является регулятором различных заболеваний тканей. Было доказано, что специфическое протеолитическое расщепление коллагена или всего матрикса привело к уменьшению фиброза и даже улучшению ремоделирования внеклеточного матрикса легких. Это указывает на то, что PF может быть реверсирован после восстановления качества ECM.

    Перспективы будущего

    Поскольку никакие современные утвержденные методы не позволяют диагностировать тяжелые легочные заболевания до достижения определенного уровня тяжести, можно сделать вывод, что необходимы новые маркеры для ранней диагностики легочных заболеваний.Последние данные свидетельствуют о том, что качество ВКМ важно для прогрессирования ПФ. Таким образом, мишени биохимических маркеров, отражающие качество ВКМ легких, могут помочь в диагностике и прогнозе ПФ. Однако корреляция между PF и количественными изменениями очевидна. Следовательно, необходимы маркеры или единственный маркер, способный обнаруживать как качественные, так и количественные изменения в ECM легких.

    Ключевой темой современной медицины является индивидуальное лечение. Современные диагностические и прогностические биохимические маркеры могут помочь определить лечение, необходимое для отдельных пациентов.Как уже упоминалось, некоторые биомаркеры общего белка могут повышаться при нескольких заболеваниях, что усложняет назначение одной терапии. Это может быть значительно улучшено путем измерения белковых отпечатков пальцев, которые образуются при определенной патологии. Это более специфические маркеры, чем измерение общего белка, и они могут предложить более специфический маркер для диагностики, прогноза и ответа на вмешательство. Некоторые неоэпитопы могут содержать несколько ПТМ, и биохимические маркеры, нацеленные на них, повысят специфичность в отношении таких заболеваний, как ИЛФ.

    Подтверждение

    Мы признательны датскому Министерству науки, технологии и науки и Датскому научному фонду (Den Danske Forskningsfond) за финансирование.

    Авторское право: Все права защищены. Никакая часть данной публикации не может быть переведена на другие языки, воспроизведена или использована в любой форме и любыми средствами, электронными или механическими, включая фотокопирование, запись, микрокопирование или любую систему хранения и поиска информации, без письменного разрешения издателя. .
    Дозировка препарата: авторы и издатель приложили все усилия, чтобы гарантировать, что выбор препарата и дозировка, указанные в этом тексте, соответствуют текущим рекомендациям и практике на момент публикации. Тем не менее, в связи с продолжающимися исследованиями, изменениями в правительственных постановлениях и постоянным потоком информации, касающейся лекарственной терапии и реакций на лекарства, читателю настоятельно рекомендуется проверять вкладыш в упаковке для каждого лекарства на предмет любых изменений в показаниях и дозировке, а также для дополнительных предупреждений. и меры предосторожности.Это особенно важно, когда рекомендуемый агент является новым и/или редко используемым лекарственным средством.
    Отказ от ответственности: заявления, мнения и данные, содержащиеся в этой публикации, принадлежат исключительно отдельным авторам и участникам, а не издателям и редакторам. Появление рекламы и/или ссылок на продукты в публикации не является гарантией, одобрением или одобрением рекламируемых продуктов или услуг или их эффективности, качества или безопасности.Издатель и редактор(ы) отказываются от ответственности за любой ущерб, нанесенный людям или имуществу в результате любых идей, методов, инструкций или продуктов, упомянутых в содержании или рекламе.

    Трехмерная визуализация очагов легочного фиброза в альвеолярном масштабе с использованием очищающей ткани с методами окрашивания внеклеточного матрикса

    Идиопатический легочный фиброз — это прогрессирующее хроническое заболевание легких, характеризующееся накоплением белков внеклеточного матрикса, включая коллаген и эластин .Визуализация экстрацеллюлярного матрикса в фиброзированных легких важна для оценки его патологического состояния, а также распределения лекарственных средств в очаги легочного очага и их терапевтических эффектов. В этом исследовании мы сравнили методы окрашивания внеклеточного матрикса с оптической очисткой тканей для разработки методов трехмерной визуализации очагов легочного фиброза. Мышиные модели легочного фиброза получали путем внутрилегочного введения блеомицина.Флуоресцентно-меченый томатный лектин, антитело к коллагену I и Col-F, который является флуоресцентным зондом для коллагена и эластина, использовались для сравнения изображений фиброзных очагов в интактных фиброзных легких. Эти образцы легких были очищены с использованием методики очистки тканей Clear T2 . Очищенные легкие наблюдали в двух измерениях с помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии, и изображения сравнивали с изображениями срезов легочной ткани. Более того, трехмерные изображения реконструировались из серийных двумерных изображений.Флуоресцентно-меченый томатный лектин не позволял визуализировать очаги фиброза в очищенных от фиброза легких. Хотя коллаген I в фиброзированных легких можно было визуализировать с помощью иммунофлуоресцентного окрашивания, коллаген I был четко виден только до 40  мкм м от поверхности легкого. Окрашивание Col-F способствовало визуализации коллагена и эластина на глубину 120  мкм мкм в очищенных тканях легких. Кроме того, мы визуализировали трехмерный внеклеточный матрикс в очищенных от фиброза легких с помощью Col-F, и изображения обеспечили лучшую визуализацию, чем иммунофлуоресцентное окрашивание.Эти результаты свидетельствуют о том, что очищающая ткань ткань Clear T2 в сочетании с окрашиванием Col-F представляет собой простой и быстрый метод визуализации очагов фиброза в интактных фиброзных легких. Это исследование предоставляет важную информацию для визуализации различных органов с заболеваниями, связанными с внеклеточным матриксом.

    1. Введение

    Идиопатический фиброз легких (ИЛФ) представляет собой прогрессирующее хроническое заболевание легких, характеризующееся накоплением белков внеклеточного матрикса, включая коллаген и эластин, из-за избыточного синтеза фибробластами и миофибробластами легких [1, 2].Эта гистологическая особенность блокирует раскрытие альвеол на вдохе и сокращение на выдохе, что приводит к ухудшению качества жизни, связанного со здоровьем, с одышкой и низкой выживаемостью [3, 4]. Для лечения ИЛФ используются антифибротические препараты, такие как нинтеданиб и пирфенидон; однако эти агенты неэффективны и имеют различные побочные эффекты. Чтобы разработать новую терапию ИЛФ, необходимо точно оценить тяжесть легочного фиброза как у пациентов-людей, так и у экспериментальных моделей грызунов.Трехмерная (3D) визуализация внеклеточного матрикса, включая коллаген в изолированных тканях легких моделей экспериментальных животных, могла бы стать ценным инструментом для оценки патологического состояния, а также распределения лекарств в очагах поражения легких и их терапевтических эффектов.

    Методы трехмерной визуализации всего тела, включая магнитно-резонансную томографию (МРТ), рентгеновскую компьютерную томографию и позитронно-эмиссионную томографию, использовались для анализа фиброза легких в нескольких доклинических исследованиях на животных [5–7].Хотя эти методы визуализации позволяют распознать легочный фиброз, они имеют низкое разрешение (миллиметровый уровень), и прямое визуализирование таких элементов, как коллаген, в легочных фиброзных очагах невозможно. Напротив, микрографическая оценка с использованием тонких срезов ткани окрашенных фиброзных очагов ограничена толщиной в несколько микрометров и 2D-визуализацией. Поскольку альвеолярная структура повреждается в процессе подготовки срезов, визуализация срезов тканей не является ни технически полной, ни точной.Поэтому необходима разработка методов прямой визуализации для визуализации внеклеточного матрикса в фиброзных очагах интактных легких с высоким разрешением.

    Ранее мы сообщали о полезности очистки ткани Clear T2 с помощью флуоресцентно-меченого лектина Lycopersicon esculentum (томатный лектин) для трехмерной визуализации интактных здоровых легких в альвеолярном масштабе [8]. Поскольку флуоресцентно-меченый томатный лектин окрашивает многие клетки легких, включая клетки альвеолярного эпителия I типа [9], можно визуализировать общие альвеолярные структуры, покрытые альвеолярным эпителием здоровых легких.Однако на первой стадии развития ИЛФ альвеолярный эпителий подвергается необратимому рубцеванию [10]. Следовательно, необходимы методы окрашивания, которые непосредственно нацелены на фиброзные очаги в очищенных тканях легких. В этом исследовании мы описали методы 2D- и 3D-визуализации очагов фиброза в интактных фиброзных легких с использованием метода очистки тканей Clear T2 наряду с методами окрашивания коллагена, включая иммуноокрашивание и Col-F (конъюгат физостигмина и флуоресцеина) в качестве низкомолекулярный флуоресцентный зонд на коллаген и эластин [11].

    2. Материалы и методы
    2.1. Материалы и животные

    Хлорат блеомицина был приобретен у Nippon Kayaku Company (Токио, Япония). Формамид был приобретен у Fujifilm Wako Pure Chemicals Co., Ltd. (Осака, Япония). Полиэтиленгликоль (8 кДа) был приобретен у Sigma Aldrich Co. (Сент-Луис, Миссури, США). Конъюгированный с DyLight 488 томатный лектин был приобретен у Vector Laboratories Inc. (Берлингейм, Калифорния, США). Col-F был приобретен у ImmunoChemistry Technologies LLC (Блумингтон, Миннесота, США).Самцы 5-недельных мышей ICR весом 26–28 г были приобретены у Japan SLC (Shizuoka, Japan). Центр лабораторных животных утвердил протокол экспериментов на животных (№ h39-001), который соответствует Руководящим принципам содержания и использования экспериментальных животных Фармацевтического университета Хоккайдо.

    2.2. Модель индуцированного блеомицином легочного фиброза на мышах

    Внутрилегочное введение блеомицина хлората (3 мг/кг), растворенного в фосфатно-солевом буферном растворе (PBS, pH 7.4) проводили с использованием Liquid MicroSprayers® (модель IA-1C; Penn-Century, Inc., Филадельфия, Пенсильвания, США) на мышах под пентобарбиталовой анестезией. Через четырнадцать дней после введения мышей использовали в качестве моделей легочного фиброза в следующих экспериментах. Легочный фиброз был подтвержден с помощью трихромного окрашивания по Массону срезов легочной ткани и количественного определения гидроксипролина в легочных тканях, как сообщалось ранее [12, 13].

    2.3. Секция замороженных тканей легких

    Криобиопсию проводили под анестезией путем внутрибрюшинного введения тартрата буторфанола (5 мг/кг) и пентобарбитала натрия (50 мг/кг), как описано ранее [14].Серийные замороженные срезы толщиной 8  мкм и толщиной мкм были приготовлены с использованием криостата и непосредственно помещены на предметные стекла (Matsunami Trading Company Ltd., Осака, Япония).

    2.4. Окрашивание срезов легочной ткани

    Для оценки гистологических признаков легочного фиброза срезы легочной ткани окрашивали с использованием трехцветной техники Массона.

    Для иммуногистохимического окрашивания коллагена I срезы дважды промывали в PBS по 5 мин. После блокирования эндогенной пероксидазой BLOXALL, блокирующим раствором щелочной фосфатазы® (Vector Laboratories) и козьей сывороткой (Vector Laboratories) срезы легочной ткани обрабатывали кроличьим поликлональным антителом против коллагена I (Abcam plc, Кембридж, Великобритания; каталожный номер: ab34710; разведение 1 : 200) в течение 30 мин при комнатной температуре.Срезы обрабатывали биотинилированными вторичными антителами против кроличьего IgG (Vector Laboratories; каталожный номер: BA-1000; без разведения) в течение 30 мин при комнатной температуре. Срезы обрабатывали авидин-биотинпероксидазным комплексом (Vector Laboratories) в течение 30 мин при комнатной температуре. Окрашивание проводили с использованием тетрагидрохлорида 3,3-диаминобензидина (Vector Laboratories), а препараты докрашивали гематоксилином Майера. Все срезы тщательно промывали PBS в течение 5 минут при комнатной температуре между каждым этапом окрашивания.

    Для окрашивания флуоресцентно-меченым томатным лектином срезы легких трижды промывали в PBS в течение 5 мин, а затем обрабатывали DyLight 488-конъюгированным томатным лектином (5  мк г/мл) в течение 1 ч при комнатной температуре. Для окрашивания Col-F срезы трижды промывали в PBS в течение 5 минут, а затем обрабатывали Col-F (15  мк г/мл) в течение 1 часа при комнатной температуре.

    2.5. Подготовка образца легкого мыши и обработка для очистки тканей

    Образцы легких окрашивали флуоресцентно-меченым томатным лектином, иммунофлуоресцентным окрашиванием и Col-F и очищали с использованием протоколов техники очистки тканей Clear T2 [15–17] ( Фигура 1).Для трехмерного изображения фиброзных очагов в легких очищенные легкие наблюдали с помощью лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (LSM 700; Zeiss, Оберкохен, Германия), оснащенной объективом Plan-Apochromat 10×/0,45M27 (Zeiss) (возбуждение : лазер с длиной волны 488 нм; эмиссионный фильтр: коротковолновый фильтр с длиной волны 550 нм; дихроичный светоделитель: 493 нм).


    2.6. Анализ изображений

    Изображения окрашивания трихромом по Массону срезов легочной ткани и окрашивания Col-F очищенных легочных тканей были количественно проанализированы с использованием программного обеспечения ImageJ версии 1.53c (Национальные институты здоровья, Бетесда, Мэриленд, США) [18]. На изображениях с окрашиванием трихромом по Массону синяя окраска указывала на локализацию внеклеточного матрикса и была разделена и количественно оценена как интенсивность синего цвета на область наблюдения. На изображениях окрашивания Col-F сигналы флуоресценции количественно оценивали как интенсивность на площадь наблюдения.

    2.7. Статистический анализ

    Статистический анализ выполняли с использованием критерия Стьюдента и программного обеспечения SPSS версии 27 (IBM Inc., Армонк, штат Нью-Йорк, США).Различия считали статистически значимыми при .

    3. Результаты
    3.1. Накопление коллагена в фиброзных легких

    Трихромное окрашивание по Массону и иммуноокрашивание коллагена I замороженных срезов легочной ткани мышей с индуцированным блеомицином легочным фиброзом показаны на рисунке 2. Накопление коллагена I в фиброзных очагах на альвеолах наблюдали через 14 дней. введения блеомицина.


    3.2. Способность к очищению от тканей фиброзных легких

    Передаваемые изображения фиброзных легких после очистки тканей Clear T2 показаны на рисунке 3.Линии сетки можно было наблюдать под очищенными легкими как контрольных мышей, так и мышей с индуцированным блеомицином легочным фиброзом после лечения Clear T2 . Как сообщалось ранее [15], очищающая ткань Clear T2 увеличивала размеры образцов легких.


    3.3. Окрашивание флуоресцентно-меченым томатным лектином

    Окрашенные томатным лектином изображения замороженных срезов легочной ткани и интактных очищенных легочных тканей показаны на рис. 4. В срезах легких флуоресценция томатного лектина наблюдалась вокруг альвеолярной стенки в контрольных легких, но не на фиброзных очагах в фиброзных легких (рис. 4(а)).В интактных очищенных тканях легкого общая альвеолярная структура контрольных легких наблюдалась в 2D-режиме, аналогичном наблюдаемому в срезах легочной ткани (рис. 4(d)), и была возможна трехмерная визуализация (рис. 4(b)) . Напротив, в фиброзных легких 2D- и 3D-изображения интактных очищенных тканей легкого отличались (рис. 4(b) и 4(d)) от срезов легочной ткани (рис. 4(a)).

    3.4. Иммуноокрашивание на коллаген I в очищенных легких

    Изображения легких, подвергнутых иммунофлуоресцентному окрашиванию на коллаген I с обработкой Clear T2 , показаны на рисунке 5.Хотя 2D и 3D визуализация коллагена I была достигнута как в контрольных, так и в очищенных от фиброза легких, коллаген I в этих легких был четко виден только до глубины всего 40  мкм мкм.

    3.5. Окрашивание Col-F для внеклеточного матрикса в очищенных легких

    Окрашенные Col-F изображения срезов легочной ткани и интактных очищенных тканей легких показаны на рис. 6. В срезах легких флуоресценция Col-F наблюдалась в очагах фиброза при легкие (рис. 6(а)). В интактных просветленных тканях легких флуоресценция Col-F в фиброзных легких наблюдалась двумерным образом, что аналогично наблюдаемому в срезах легких (рис. 6(b)).Коллаген и эластин, окрашенные Col-F, были видны на глубине 120  мкм мкм в очищенной ткани легкого (рис. 6(с)), что в три раза больше, чем при иммунофлуоресцентном окрашивании (рис. 6(б)). Трехмерная визуализация коллагена I была включена как в контрольных, так и в очищенных от фиброза легких (рис. 6(d)), и визуализация была более четкой, чем при иммунофлуоресцентном окрашивании (рис. 5(c)). Интенсивность флуоресценции Col-F на каждой глубине в очищенной от фиброзной ткани легкого была значительно выше (примерно в два раза), чем в контрольных легких (рис. 7).Эта взаимосвязь была аналогична концентрации гидроксипролина в легких как показателю фиброза легких и результату количественного анализа изображений, окрашенных трихромом по Массону.

    4. Обсуждение

    В этом исследовании мы разработали методы двухмерной и трехмерной визуализации для визуализации внеклеточного матрикса, отложившегося в легочных фиброзных очагах, с помощью лечения, очищающего ткани. Накопление внеклеточного матрикса в альвеолах также наблюдается при других заболеваниях легких, включая рак легкого и хроническую обструктивную болезнь легких [19, 20].Таким образом, методика Clear T2 может быть полезна для очистки легочных тканей, полученных от пациентов с этими заболеваниями. Для тканей легких было разработано несколько методов очистки тканей, таких как CUBIC, CLARITY и BABB [21–23]. Техника Clear T2 обладает умеренной способностью очищать ткани при коротком времени процедуры (7 часов). Кроме того, этот метод сохраняет альвеолярную структуру, не вызывая делипидирования, поскольку этот метод не требует органических растворителей и поверхностно-активных веществ [24].Считается, что эти преимущества реагентов, очищающих ткани, полезны для визуализации распределения лекарств в легких [8].

    Хотя ранее мы разработали методы визуализации для визуализации общей альвеолярной структуры здоровых мышей с использованием метода Clear T2 и внутривенного введения флуоресцентно-меченого томатного лектина [15], фиброзные очаги мышей с легочным фиброзом не визуализировались с помощью эти методы. Поскольку томатный лектин связывается со многими типами эпителиальных и эндотелиальных клеток, для визуализации сосудов проводят внутривенное введение томатного лектина [25].Однако томатный лектин также используется для оценки проницаемости сосудов путем обнаружения просачивания томатного лектина из сосуда в интерстициальное пространство [26]. Изменения проницаемости сосудов легких наблюдаются у больных ИЛФ и животных с блеомицин-индуцированным легочным фиброзом [27, 28]. Таким образом, считается, что томатный лектин проникал и окрашивал интерстициальное пространство легких после внутривенного введения мышам с индуцированным блеомицином легочным фиброзом. Поэтому считается, что изображения срезов легких и очищенных легких после окрашивания томатным лектином различаются.Лектин томатов не связывается с компонентами фиброзных очагов, в том числе с фибробластами легких и коллагеном. Как и следовало ожидать, томатный лектин непригоден для визуализации фиброзных очагов в тканях с легочным фиброзом.

    В отличие от наших выводов, Decroix et al. удалось провести глубокое 3D-изображение мышечных тканей с помощью техники Clear T2 с иммуноокрашиванием [16]. Однако, поскольку методы иммунного окрашивания для лечения Clear T2 требуют поверхностно-активного вещества Triton X-100, высвобождение альвеолярных элементов сурфактанта в легких может быть вызвано действием этого вещества.Кроме того, использование поверхностно-активных веществ для очищения тканей не подходит для некоторых флуоресцентных липофильных зондов, таких как DiI, которые используются для окрашивания кровеносных сосудов и маркировки носителя лекарственного средства [8].

    Ранее сообщалось о нескольких флуоресцентных зондах для окрашивания коллагена, таких как одноцепочечные пептиды-миметики коллагена [29], CNA35, меченный флуоресцентным красителем Oregon Green 488 [30], и коллаген-гибридизирующий пептид [31]. Однако эти зонды имеют молекулярную массу от средней до высокой.Следовательно, может потребоваться более длительное время лечения и добавление поверхностно-активных веществ, которые вызывают серьезные проблемы с наблюдением очищенных тканей легких, что может быть необходимо для флуоресцентного окрашивания внутрилегочного коллагена. Col-F, низкомолекулярный флуоресцентный зонд, нековалентно связывается с коллагеном и эластином [11]. Таким образом, считается, что Col-F легко проникает в фиброзную ткань легких и специфически окрашивает коллаген. Поскольку этот метод требует более короткого времени обработки (<1 часа) и не требует применения поверхностно-активных веществ, считается, что высвобождение альвеолярных элементов сурфактанта из тканей легких не происходит.Следовательно, этот метод может быть полезен для визуализации не только фиброзных очагов с помощью окрашивания Col-F, но также как альвеолярных элементов сурфактанта с помощью других методов флуоресцентной маркировки и внутрилегочных распределенных лекарств после введения. Кроме того, поскольку Col-F используется для окрашивания срезов других тканей [11], обработка Clear T2 с окрашиванием Col-F может облегчить двухмерную и трехмерную визуализацию интактных фиброзных тканей печени и почек. Продукция внеклеточного матрикса также происходит в опухолевых клетках и вокруг них [20] и прерывает доставку противоопухолевых агентов [32].Таким образом, этот метод должен быть полезен для визуализации барьера, состоящего из внеклеточного матрикса вокруг опухолевых клеток.

    Col-F первоначально был описан [11] как зонд с флуоресцентно-меченым коллагеном и эластином в свежеиссеченных тканях. Col-F маркирует эти белки внеклеточного матрикса, только если клетки в этой ткани живые, потому что живые клетки исключают Col-F. В этом исследовании даже в легочной ткани после фиксации флуоресцентное изображение Col-F показало часть, аналогичную фиброзным очагам, наблюдаемым на изображениях, окрашенных трихромом по Массону.Этот результат указывает на то, что комбинация Col-F с очищающей ткань тканью Clear T2 в некоторой степени полезна для окрашивания фиброзной ткани. Однако Col-F метит как коллаген, так и эластин в фиброзном легком. Кроме того, в очищенных тканях легких наблюдали специфические окрашивающие точки. Хотя идентичность этих точек не может быть определена, эти пятна могут быть живыми тканями, окрашенными Col-F в исходном протоколе, используемом для фиксированной ткани легкого.

    5. Заключение

    Мы разработали простой и быстрый метод визуализации фиброзных очагов в неповрежденных фиброзных легких с использованием очищающей ткани Clear T2 с окрашиванием Col-F.Этот метод полезен для визуализации заболеваний, связанных с коллагеном, во многих органах.

    Доступность данных

    Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, включены в статью.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.