Муковисцидоз: как дефект гена CFTR поражает легкие и пищеварение

Муковисцидоз, также известный как кистозный фиброз, — это наследственное генетическое заболевание, в основе которого лежит мутация в гене CFTR (трансмембранный регулятор проводимости муковисцидоза). Этот дефект приводит к нарушению работы желез внешней секреции во всем организме, из-за чего их секреты становятся аномально густыми и вязкими. В первую очередь это сказывается на функционировании дыхательной и пищеварительной систем, вызывая тяжелые хронические нарушения, которые требуют пожизненного внимания и комплексного подхода к лечению.

Что такое ген CFTR и почему его мутация так опасна

Ген CFTR — это, по сути, инструкция для создания белка с таким же названием. Этот белок функционирует как канал на поверхности клеток, в основном тех, что выстилают протоки желез. Его главная задача — транспортировать ионы хлора (компонент соли) через клеточную мембрану. Правильное движение ионов хлора помогает контролировать баланс воды в тканях, обеспечивая нормальную, жидкую консистенцию слизи, пота, слез и пищеварительных соков. Когда в гене CFTR происходит мутация, белок CFTR либо не производится совсем, либо производится в дефектной форме и не может выполнять свою функцию. В результате транспорт ионов хлора нарушается.

Это нарушение имеет каскадный эффект. Без нормального выхода хлорид-ионов на поверхность клетки не привлекается достаточное количество воды. Секреты желез, особенно в легких и поджелудочной железе, теряют воду, становятся обезвоженными, густыми и липкими. Именно это сгущение секретов является центральным звеном в развитии всех клинических проявлений кистозного фиброза. Важно понимать, что муковисцидоз — это заболевание с аутосомно-рецессивным типом наследования. Это означает, что для развития болезни ребенок должен унаследовать по одной копии дефектного гена CFTR от каждого из родителей, которые, как правило, являются бессимптомными носителями.

Поражение легких: от вязкой мокроты до хронического воспаления

Дыхательная система страдает от муковисцидоза наиболее тяжело. В норме дыхательные пути покрыты тонким слоем жидкой слизи, которую постоянно сдвигают вверх крошечные реснички (реснитчатый эпителий). Этот механизм, называемый мукоцилиарным клиренсом, работает как конвейер, очищая легкие от пыли, микробов и других вдыхаемых частиц. При кистозном фиброзе этот процесс ломается.

• Закупорка дыхательных путей. Аномально густая и липкая мокрота не может эффективно удаляться ресничками. Она накапливается в бронхах, сужая их просвет и затрудняя дыхание. Это проявляется постоянным кашлем, одышкой, особенно при физической нагрузке.
• Создание среды для инфекций. Застоявшаяся мокрота становится идеальной питательной средой для размножения бактерий. У пациентов с муковисцидозом часто развиваются хронические бактериальные инфекции, вызванные такими микроорганизмами, как синегнойная палочка (Pseudomonas aeruginosa) и золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus).
• Хроническое воспаление и повреждение тканей. Постоянная борьба иммунной системы с инфекцией приводит к хроническому воспалительному процессу в стенках бронхов. Со временем это воспаление разрушает эластичные и мышечные волокна, приводя к необратимому расширению бронхов — состоянию, известному как бронхоэктазы. Поврежденная легочная ткань теряет свою функцию, что ведет к прогрессирующей дыхательной недостаточности.

Таким образом, дефект гена CFTR запускает порочный круг в легких: вязкая мокрота вызывает обструкцию и инфекцию, инфекция поддерживает хроническое воспаление, а воспаление необратимо повреждает легочную ткань.

Как муковисцидоз нарушает пищеварение и усвоение питательных веществ

Механизм поражения пищеварительной системы при кистозном фиброзе аналогичен тому, что происходит в легких, но главной мишенью здесь становится поджелудочная железа. Этот орган вырабатывает важнейшие ферменты, необходимые для переваривания белков, жиров и углеводов в кишечнике. Эти ферменты поступают в двенадцатиперстную кишку по тонким протокам.

При муковисцидозе вязкий секрет закупоривает эти протоки, блокируя выход пищеварительных ферментов. Это состояние называется панкреатической недостаточностью и встречается у большинства пациентов. Последствия этого нарушения серьезны:

• Нарушение всасывания (мальабсорбция). Без достаточного количества ферментов пища не может нормально перевариваться и усваиваться. Особенно страдает усвоение жиров и жирорастворимых витаминов (A, D, E, K).
• Характерные симптомы. Мальабсорбция проявляется частым, обильным, жирным и дурно пахнущим стулом (стеаторея). Несмотря на хороший, а порой и повышенный аппетит, пациенты, особенно дети, плохо набирают вес и отстают в физическом развитии.
• Повреждение поджелудочной железы. Закупорка протоков и застой ферментов приводят к постепенному самоперевариванию и разрушению ткани поджелудочной железы. Со временем это может привести к развитию кист (отсюда название «кистозный фиброз») и нарушению выработки инсулина, вызывая специфический тип сахарного диабета.

Помимо поджелудочной железы, может страдать и печень, где густая желчь способна закупоривать желчные протоки, приводя к развитию цирроза. Таким образом, один и тот же дефект белка CFTR вызывает комплексные проблемы, затрагивая как дыхание, так и способность организма получать энергию из пищи.

Сводная таблица: основные проявления муковисцидоза в дыхательной и пищеварительной системах

Для наглядности основные патологические процессы и их последствия в двух ключевых системах можно представить в виде таблицы. Она помогает понять, как один генетический дефект проявляется по-разному, но с общим механизмом в основе.

Список литературы

1. Муковисцидоз. Клинические рекомендации РФ. (Разработчик: Ассоциация медицинских генетиков, Общероссийская общественная организация «Союз педиатров России», Общероссийская общественная организация «Российское респираторное общество»). — Министерство Здравоохранения Российской Федерации, 2021.
2. Муковисцидоз / под ред. Н. И. Капранова, Н. Ю. Каширской. — М.: Медпрактика-М, 2014. — 672 с.
3. Rowe S.M., Miller S., Sorscher E.J. Cystic Fibrosis // New England Journal of Medicine. — 2005. — Т. 352 (19). — С. 1992–2001.
4. Castellani C., Duff A.J., Bell S.C. и др. ECFS best practice guidelines: the 2018 revision // Journal of Cystic Fibrosis. — 2018. — Т. 17 (2). — С. 153–178.
5. Farrell P.M., White T.B., Ren C.L. и др. Diagnosis of Cystic Fibrosis: Consensus Guidelines from the Cystic Fibrosis Foundation // The Journal of Pediatrics. — 2017. — Т. 181S. — С. S4–S15.e1.
6. Болезни органов дыхания: руководство для врачей: в 4 т. / под ред. А. Г. Чучалина. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. — Т. 3: Частная пульмонология. — 480 с.