Обзор методов диагностики дефицита α1-антитрипсина | Черменский А.Г., Гембицкая Т.Е., Александров А.Л., Титова О.Н.

Введение

Дефицит α1-антитрипсина (A1AT) представляет собой генетически детерминированное патологическое состояние, характеризующееся недостаточностью синтеза или нарушением функциональной активности белка A1AT вследствие точечных мутаций в гене SERPINA1. Данная патология ведет к прогрессирующему поражению органов дыхания, печени, сосудистой системы и кожи. Первостепенное значение имеет ранняя идентификация дефицита A1AT, позволяющая своевременно инициировать заместительную терапию и предупредить серьезные осложнения.

Наиболее распространенным клиническим проявлением дефицита A1AT является эмфизема легких, чаще всего встречающаяся у лиц молодого возраста без сопутствующих инфекционных факторов поражения респираторного тракта. Кроме того, дефицит A1AT ассоциирован с развитием тяжелых форм хронического бронхита, бронхоэктазии, идиопатического легочного фиброза, гранулематоза с полиангиитом, тяжелой бронхиальной астмы и рака легкого.

Изучение данного феномена началось с первичных клинических наблюдений семей с признаками эмфиземы, впервые зафиксированных еще в 1837 г. Позднее, в 1963 г., была продемонстрирована четкая связь семейной предрасположенности к дефициту A1AT с поражением респираторной системы. Белок получил название «α1-антитрипсин» благодаря своей принадлежности к фракции α-глобулинов плазмы крови и способности ингибировать ферментативную активность трипсина.

Сохранение научного интереса к данной патологии обусловлено ее относительной редкостью среди больных с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) (от 2 до 5%), что затрудняет своевременную диа­гностику и требует дальнейшего углубленного изучения эпидемиологии болезни, роли различных экзогенных факторов (в частности, курения), ассоциации с другими заболеваниями легочной ткани и эффективности терапевтических подходов, в том числе предусматривающих введение препаратов человеческого A1AT. В Российской Федерации дефицит A1AT призна­н орфанным заболеванием, что открывает возможности реализации эффективных медицинских мероприятий и оптимальных схем фармакотерапии пациентов с указанным расстройством [1].

Лабораторная диа­гностика

Измерение уровня А1АТ в сыворотке крови — основной метод диа­гностики. Референтные значения варьируются в зависимости от лаборатории, но, как правило, уровень ниже 11 мкМ (80 мг/дл) считается диа­гностическим признаком дефицита. Преимуществами метода являются его высокая точность и доступность [2].

Разработано несколько методов определения содержания А1АТ, наиболее часто применяемые тесты — нефелометрия и турбидиметрия [3]. Нефелометрия предпочтительна согласно руководствам по диа­гностике [2]. Современные приборы обеспечивают автоматизацию процесса, позволяя получать быстрые и точные результаты. Можно использовать сыворотку или плазму крови, но крайне важно избегать гемолиза, гиперлипидемии или замораживания-размораживания, так как процессы помутнения влияют на результаты [4].

Иммуноферментный анализ (ИФА) — высокочувствительный метод выявления антигенов в различных образцах. Он характеризуется высокой чувствительностью и спе­ци­фичностью, простотой выполнения, возможностью использования различных биологических образцов и доступен в коммерческих высокопроизводительных форматах, позволяющих анализировать сразу несколько образцов. Существует множество поставщиков, предлагающих коммерчески доступные наборы для тестирования общего уровня A1AT; важно, что для анализа может использоваться как сыворотка [5], так и плазма [6].

Необходимо помнить, что A1AT является реактантом острой фазы, и, соответственно, его уровень в плазме изменяется в ответ на различные патофизиологические условия. С одной стороны, уровень A1AT в плазме повышается у лиц с активной воспалительной/инфекционной патологией, во время беременности и у женщин, принимающих контрацептивы. С другой стороны, уровень A1AT снижается у пациентов с заболеваниями печени и нефротическим синдромом [1].

Использование сухих пятен крови (Dried Blood Spot, DBS) — анализ образцов крови, нанесенных на фильтровальную бумагу, — может использоваться для скрининга уровня А1АТ, фенотипирования и генотипирования в большой популяции больных. Преимуществами также являются длительный срок хранения и возможность обследования больных в удаленных от референтных лабораторий районах: образцы могут быть отправлены по почте в специализированные лаборатории. Однако для образцов высушенных пятен крови, содержащих низкие концентрации исследуемого маркера, предпочтительно использование нефелометрии, нежели турбидиметрии [2].

Низкие концентрации А1АТ и выраженная эмфизема могут наблюдаться у больных с различной степенью дефицита А1АТ. В то же время заместительная терапия показана только пациентам с тяжелой степенью поражения гена¹. Поэтому для уточнения прогноза и показаний к терапии используются фенотипирование и генотипирование пациента.

Фенотипирование — изоэлектрическое фокусирование (ИЭФ) — разделение изоформ А1АТ по заряду в геле, что позволяет определить фенотип пациента (например, PiMM, PiZZ, PiSZ). Фенотип PiZZ, Pi00 и некоторые редкие фенотипы ассоциированы с тяжелым дефицитом А1АТ. Преимуществом ИЭФ считается высокая спе­ци­фичность для определения фенотипа. Однако метод требует специализированного оборудования и квалифицированного персонала [7].

В последние годы генотипирование методом ПЦР-анализа и секвенирование гена становится все более распространенным и входит в широкий обиход. Поэтому генотипирование гена SERPINA1 может быть выполнено в различных лабораториях и позволяет идентифицировать мутации в гене SERPINA1, такие как Z (Glu342Lys) и S (Glu264Val). Преимуществом метода является возможность выявления редких мутаций, недостатками — более высокая стоимость и необходимость специализированных лабораторий [8].

Выше были обсуждены рутинные методы диа­гностики недостаточности А1АТ. Однако, хотя на основании генотипа можно предсказать риск развития эмфиземы, уровни А1АТ не коррелируют с началом или прогрессированием заболевания в пределах генотипов, особенно у пациентов с промежуточным дефицитом, PiMZ и PiMS-синдромом. У носителей дефицита A1AT (PiMZ) может развиться эмфизема при наличии вторичных факторов риска, таких как курение сигарет, у большинства людей с дефектными генотипами PiZZ или PiSZ с легкой степенью эмфиземы диагноз остается неустановленным или ставится с опозданием из-за почти нормальных показателей спирометрии или диффузионной способности. С другой стороны, дефицит А1АТ является лишь фактором риска развития эмфиземы [9, 10], не все пациенты имеют клинически значимое заболевание. Хотя воздействие окружающей среды имеет большое значение, протеомные модификаторы болезней могут объяснить часть гетерогенности эмфиземы при дефиците А1АТ и ХОБЛ [11, 12]. В связи с этим для объяснения гетерогенности клинических проявлений при тяжелом дефиците и у гетерозиготных носителей мутаций ведутся поиски белков и генов-модификаторов патогенеза.

Белки и гены-модификаторы

Раннее выявление риска развития эмфиземы у пациентов с фенотипом PiMZ требует разработки спе­ци­фических биомаркеров, способных предсказывать прогрессирование болезни задолго до появления клинических симптомов. Современные исследования сосредоточены на анализе различных биологических жидкостей организма — крови, мочи и выдыхаемого воздуха с целью идентификации маркеров, свидетельствующих о воспалении и деструкции тканей легких.

Среди ключевых биомаркеров выделяют следующие группы.

Цитокины. Провоспалительные цитокины играют важную роль в патогенезе эмфиземы, поскольку они стимулируют воспалительные процессы и способствуют повреждению тканей. Наиболее изученными являются интерлейкин 6 (IL-6) и фактор некроза опухоли α (TNF-α). Повышенные уровни этих молекул ассоциируются с повышенной активностью заболевания и служат ранними индикаторами начала воспалительных процессов в легких.

С-реактивный белок (CРБ). Этот острофазовый белок синтезируется печенью в ответ на воспаление. Повышение его уровня в сыворотке крови свидетельствует о наличии активного воспалительного процесса в организме, включая легкие. Таким образом, мониторинг уровня CРБ позволяет оценивать степень активности заболевания и контролировать эффективность лечения.

Биомаркеры деградации тканей. Эмфизема характеризуется разрушением структуры легких, поэтому определение продуктов распада компонентов соединительной ткани имеет важное диа­гностическое значение.

Десмосин является продуктом расщепления эластина, основного компонента эластической сети легких. Увеличение концентрации десмосина в плазме крови или моче отражает интенсивность дегенеративного процесса в тканях легких и служит показателем прогрессирования заболевания.

Фрагменты коллагена. Коллаген представляет собой структурный компонент межклеточного матрикса, разрушение которого приводит к потере нормальной архитектуры легких. Измеряя концентрацию определенных фрагментов коллагена в биологических жидкостях пациента, можно оценить степень поражения легочной ткани и скорость прогрессирования патологии.

Таким образом, разработка и внедрение новых методов анализа указанных биомаркеров позволят значительно повысить точность диа­гностики и улучшат возможность ранней профилактики и своевременного начала терапии у пациентов с высоким риском развития эмфиземы.

Поиск возможных белков, участвующих в развитии эмфиземы при дефиците А1АТ, продолжается. Так, сообщается, что пациенты с повышенным уровнем сывороточного белка СС16 имели значительно большее последующее снижение диффузионной емкости легочной ткани. Примечательно, что значимой ассоциации между концентрацией сывороточного СС16 и форсированной жизненной емкостью легких ни в исходном состоянии, ни в динамике обнаружено не было. Таким образом, результаты свидетельствуют о том, что повышенный уровень сывороточного СС16 у пациентов с дефицитом А1АТ коррелирует с большим повреждением легочной паренхимы вследствие эмфиземы, но не предсказывает развитие обструкции дыхательных путей. Исследование подтвердило наличие значительно повышенных уровней сывороточного CCL18 и СРБ у пациентов с дефицитом А1АТ и ХОБЛ по сравнению с пациентами с дефицитом А1АТ без ХОБЛ [10, 13].

Генетические исследования: выявление дополнительных генетических факторов, влияющих на тяжесть эмфиземы у пациентов с гетерозиготным носительством гена А1АТ. Так, исследуются полиморфизмы в генах, связанных с воспалением, окислительным стрессом и ремоделированием тканей (например, гены MMP (матриксной металлопротеиназы), TNF-α, IL-6). Например, полиморфизмы в гене MMP12 могут влиять на деградацию эластина и прогрессирование эмфиземы. Изучаются гены, которые могут модулировать выраженность дефицита А1АТ, такие как SERPINA2 (псевдоген) и SERPINA3 (α1-антихимотрипсин) [14].

Среди других методов диа­гностики дефицита А1АТ следует упомянуть об определении его функциональной активности. При определении антипротеазной активности А1АТ in vitro [15] оценивается способность А1АТ ингибировать ферменты, такие как эластаза нейтрофилов, что позволяет оценить не только уровень, но и функциональность белка. Недостатком метода является необходимость наличия сложного оборудования и реагентов.

Роль А1АТ до конца не изучена, что открывает широкие перспективы для последующих исследований. Публикуются мнения [16] о его возможности влиять на:

• Противовоспалительные свойства: способность ингибировать воспалительные процессы и воздействовать на клетки иммунной системы.

• Иммуномодуляцию: возможность изменять активность различных типов клеток иммунитета, включая нейтрофилы, дендритные клетки и Т-клетки.

Метаболизм железа и меди: участие A1AT в регуляции обмена микроэлементов, особенно железа и меди, важных для здоровья организма. Исследования продемонстрировали важные связи между концентрацией A1AT и показателями обмена веществ, таких как железо и медь. Так, пациенты с дефицитом A1AT часто имеют нарушения концентрации указанных элементов, что связано с участием A1AT в транспорте и утилизации металла.

Регуляцию жирового обмена: взаимодействие A1AT с аполипопротеином B-100, ключевым компонентом липопротеинов низкой и очень низкой плотности, позволяющее предположить возможное влияние на обмен холестерина и развитие атеросклероза.

Заключение

Таким образом, рутинными методами диа­гностики дефицита А1АТ являются измерение его уровня в сыворотке крови доступным и удобным для транспортировки методом, а также определение фенотипа белка и тяжести мутации гена, кодирующего фермент. Однако тяжесть клинических и функционально-рентгенологических проявлений не всегда коррелирует с уровнем и фенотипом белка. По­этому для уточнения прогноза течения заболевания ведутся поиски других биологических маркеров и генов-модификаторов, способных изменить тяжесть заболевания. Частота дефицита А1АТ в развитии ХОБЛ до сих пор неизвестна в большинстве стран. Поэтому продолжаются скрининговые исследования его наличия среди больных хроническими неспе­ци­фическими заболеваниями легких и групп риска, а некоторые страны ввели скрининг новорожденных на дефицит А1АТ. Дальнейшее изучение функций А1АТ, возможно, поможет раскрыть патогенез некоторых заболеваний.

Сведения об авторах:

Черменский Алексей Георгиевич — к.м.н., старший научный сотрудник отдела терапевтической пульмонологии НИИ пульмонологии ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. И.П. Павлова Мин­здрава России; 197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6–8; ORCID iD 0000-0003-1487-4182

Гембицкая Татьяна Евгеньевна — д.м.н., профессор, руководитель отдела терапевтической пульмонологии НИИ пульмонологии ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. И.П. Пав­лова Мин­здрава России; 197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6–8; ORCID iD 0000-0002-2293-3739

Александров Альберт Леонидович — д.м.н., профессор, руководитель отдела клинической и экспериментальной патологии органов дыхания НИИ пульмонологии ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. И.П. Павлова Мин­здрава России; 197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6–8.

Титова Ольга Николаевна — д.м.н., директор НИИ пульмонологии ФГБОУ ВО ПСПбГМУ им. И.П. Павлова Мин­здрава России; 197022, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6–8; ORCID iD 0000-0003-4678-3904

Контактная информация: Алексей Георгиевич Черменский, e-mail: tchermenski@mail.ru

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах.

Конфликт интересов отсутствует.

Статья поступила 15.07.2025.

Поступила после рецензирования 07.08.2025.

Принята в печать 28.08.2025.

About the authors:

Alexey G. Chermensky — C. Sc. (Med.), Senior Researcher at the Department of Therapeutic Pulmonology, Research Institute of Pulmonology, Pavlov First St. Petersburg State Medical University; 6–8, Lev Tolstoy str., St. Petersburg, 197022, Russian Federation; ORCID iD 0000-0003-1487-4182

Tatiana Y. Gembitskaya — Dr. Sc. (Med.), Professor, Head of the Department of Therapeutic Pulmonology, Research Institute of Pulmonology, Pavlov First St. Petersburg State Medical University; 6–8, Lev Tolstoy str., St. Petersburg, 197022, Russian Federation; ORCID iD 0000-0002-2293-3739

Albert L. Alexandrov — Dr. Sc. (Med.), Professor, Head of the Department of Clinical and Experimental Pathology of Respiratory Organs, Research Institute of Pulmonology, Pavlov First St. Petersburg State Medical University; 6–8, Lev Tolstoy str., St. Petersburg, 197022, Russian Federation.

Olga N. Titova — Dr. Sc. (Med.), Director of the Research Institute of Pulmonology, Pavlov First St. Petersburg State Medical University; 6-8, Lev Tolstoy str., St. Petersburg, 197022, Russian Federation; ORCID iD 0000-0003-4678-3904

Contact information: Alexey G. Chermensky, e-mail: tchermenski@mail.ru

Financial Disclosure: no authors have a financial or property interest in any material or method mentioned.

There is no conflict of interest.

Received 15.07.2025.

Revised 07.08.2025.

Accepted 28.08.2025.

¹Клинические рекомендации. Дефицит α-1-антитрипсина у взрослых. М., 2018. (Электронный ресурс.) URL: https://diseases.medelement.com/disease/дефицит-альфа-1-антитрипсина-у-взрослых-кр-рф-2018/16555?clc… (дата обращения: 10.07.2025).