Эндотелиальные дисфункции при бронхиальной астме
Авторы: А. Л. Аляви, С.А. Базарова, Г.С. Джамбекова, Г.М. Касимова ОАО «Республиканский специализированный научно – практический медицинский центр терапии и медицинской реабилитации» Ташкент, Узбекистан
Описание:
Цель исследования. Изучить влияние коррекции эндотелиальной дисфункции на клинико-иммунологические показатели больных бронхиальной астмой с длительным анамнезом заболевания.
Материалы и методы. Обследовано 86 пациентов с легким и со среднетяжелым персистирующим течением бронхиальной астмы в возрасте от 18 до 55 лет (38,5 ± 4,2 лет), с длительностью заболевания более 12 лет (в среднем 16 ± 4,5 лет). Методом случайной выборки были сформированы две группы. Больные основной группы (n=44), в дополнение к стандартной базисной терапии (GINA, 2007) получали донатор оксида азота — L-аргинин. Группа сравнения (n=42) получала только базисную терапию. В качестве контроля обследовано 15 практически здоровых лиц. Состояние эндотелиальной системы оценивали до и после десятидневного курса, а также через 1 месяц лечения. В динамике лечения также оценивались иммунологические показатели в крови и в конденсате выдыхаемого воздуха.
Заключение. У больных с длительным течением персистирующей астмы средней тяжести применение препарата L-аргинин в дополнение к базисной терапии способствует более раннему и достоверному улучшению изученных иммунологических показателей.
Введение
На сегодняшний день бронхиальная астма (БА) сохраняет свою актуальность как тяжелое хроническое заболевание дыхательных путей. Несмотря на бурное развитие фарминдустрии, БА представляет собой серьезную проблему для здравоохранения [1].
В отношении понимания патогенетических механизмов БА достигнут значительный прогресс. За последние годы разработаны и внедрены международные программы по борьбе с астмой [2]. Одним из приоритетных направлений современной медицины является поиск диагностических и лечебных подходов на основании дальнейшего изучения механизмов развития и прогрессирования БА. В настоящее время в качестве системных проявлений БА рассматриваются кардиоваскулярные эффекты, среди которых как первичное звено поражения стенки сосуда фигурирует эндотелиальная дисфункция [3]. Многочисленными исследованиями последних лет установлено, что активация и/или повреждение эндотелия имеет фундаментальное значение в развитии широкого спектра патологических процессов в сердечно – сосудистой [4], нервной, эндокринной системах, в том числе и в системе органов дыхания [5, 2] . Широкий диапазон выполняемых функций некоторых эндотелиальных факторов предполагает непосредственное участие этих веществ в патофизиологических механизмах БА [6,7]. В формировании функциональных и структурных нарушений при БА неоднозначная роль отводится оксиду азота (NO), продуцируемому различными формами NO-синтаз (NOS). Показано, что в физиологических условиях пикомолярные количества NO, синтезируемого конститутивной NOS, оказывают бронходилятирующее, противовоспалительное и антипролиферативное действие, в то время как в условиях воспаления сверхсинтез NО индуцибельной изоформой фермента приводит к противоположному эффекту [7-9]. Иммунная система и система оксида азота — это взаимодействующий комплексный процесс. Иммунокомпетентные клетки и цитокины регулируют эффекты экспрессии всех типов нитратсинтаз и, соответственно, продукцию оксида азота. В свою очередь, молекула оксида азота в качестве «сигнальной молекулы межклеточного взаимодействия» оказывает корректирующее действие на функцию звеньев иммунной системы.
06 января 2016г.
Многочисленными исследованиями последних лет установлено, активация, и повреждение эндотелия имеет фундаментальное значение в развитии широкого спектра патологических процессов, в том числе и в системе органов дыхания. Широкий функциональный диапазон таких маркеров как эндотелин-1 предполагает непосредственное участие этих веществ в патофизиологических механизмах бронхиальной астмы [1,2,3].Несмотря на то что за последние 5—7 лет достигнут определенный прогресс в выяснении основных закономерностей, определяющих возможности формирования ремоделирования. Однако у детей эта проблема остается нерешенной. Существуют точка зрения, согласно которой возможна обычная линейная связь между инициирующими стимулами, «запускающими» воспаление дыхательных путей и последующий его переход в ремоделирование [4,5,6].
Цель
Изучение взаимосвязи уровня плазменного эндотелина от длительности и тяжести бронхиальной астмы у детей.
Материалы и методы
Обследованы 60 детей со среднетяжелой и тяжелой бронхиальной астмой в периоде обострения. Диагноз выставлен в процессе клинико-функционального и лабораторного обследования детей в соответствии с критериями национальной программы по лечению бронхиальной астмы. Возраст в обследуемой группе составил от 6 до 16 лет. Дети в процессе обследования были разделены на три группы в зависимости от длительности заболевания. В первую группу вошли дети, у которых была впервые выявлена астма, эти пациенты не получали базисной терапии. Вторая и третья группы со сроком заболевания от 2 до 5 лет и от 5 до 10 лет.
Пациенты получали терапию комбинированными препаратами в средних или высоких дозах кортикостероидов и пролонгированный бронхолитик: флутиказона пропионата/ салметерол и будесонида/формотерол. Обследована контрольная группа детей, условно здоровые, соответствующего возраста, в количестве 30 человек. Плазменный эндотелин определяли иммунохимическим методом ИФА с использованием стандартной тест-системы (Biomedica).Статистическая обработка результатов проводилось с использованием электронных таблиц программы Statistica 6,0. Достоверными результаты считались при показателях р
Результаты и обсуждение
Выявлено, что у детей с впервые выявленной астмой, до назначения базисной терапии показатель эндотелина был значительно превышен в сравнении с контрольной группой, что свидельствует об активности эндотелия, гладкомышечных элементов и отсутствия лекарственного воздействия на бронхиальную стенку.
В группах заболевания как со средней степенью тяжести также как и с тяжелой степенью заболевания, со стажем от 2 до 5 лет, показатель плазменного эндотелина на фоне базисной терапии снижался, но оставался выше показателя контроля (р0,05.
Таблица 1
Показатели плазменного эндотелина-1 от длительности и тяжести заболевания
Показатель ЭТ-1,фмоль/мл | ||
Длительность заболевания | От 2 до 5 лет | От 5 до 10 лет |
Средняя тяжесть N=60 | 0,621±0,4* | 0,457±0,4* |
Тяжелая степень N=60 | 0,844±0,9* | 0,541±0,1* |
До назначения базисной терапии | 1,437±0,1* | |
Контрольная группа | 0,281 ±0,1 | |
*р
Выводы
Установлено, что на фоне базисной терапии ИГКС при различных степенях тяжести бронхиальной астмы, происходит снижение уровня плазменного эндотелина-1.С увеличением длительности заболевания, несмотря на проводимую базисную терапию, сохраняется повышенный уровень данного маркера эндотелиальной дисфункции, что свидетельствует о персистирующем воспалении при данном заболевании.
Список литературы
1. Бродская, Т.А. Дисфункция эндотелия и болезни органов дыхания/ Т.А.Бродская, В.А., Невзорова, Б.И. Гельцер, Е.В Моткина //Терапевтический архив.- 2007.-№3.-С.76-84.
2. Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика. / Национальная программа М.: Издательский дом «Атмосфера». 2008.- 108 с.
3. Воронина, Л. П. Роль эндотелина-1 в развитии хронической обструктивной патологии легких/Л.П.Воронина, М. К Яценко, Г. А Трубников, Ю. А Афанасьев, Т. А., Уклистая, О. С. Полунина // Фундаментальные исследования.- 2004.- № 6.- С.45.
4. Фисенко, В.П. Чичкова Н.В. Ремоделирование при бронхиальной астме: принципы формирования и возможности фармакологического воздействия/ В.П. Фисенко, Н.В Чичкова / Врач.-2006.- №12.- с.14-19.
5. Чучалин А.Г. Пульмонология. Клинические рекомендации. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005. — С. 1-37.
6. Crivellatto E., Ribatti D. Involvement of mast cells in angiogenesis and chronic inflammation // Current Drug Targets — Inflammation & Allergy. — 2005. — Vol. 4. — P. 9—11.
Бронхиальная астма (БА) является одним из самых распространенных заболеваний детского возраста. Эпидемиологические исследования последних лет свидетельствуют о том, что от 5 до 10% детей страдают этим заболеванием, и с каждым годом этот показатель увеличивается. Серьезную тревогу внушает также рост смертности от бронхиальной астмы и количества госпитализаций в педиатрические учреждения. В последние годы пристальный интерес исследователей при изучении механизмов развития бронхиальной астмы вызывает эндотелиальная дисфункция. Эндотелий является метаболически активным высокоспециализированным монослоем клеток, выстилающим все сосуды организма человека. Эндотелиальные клетки, специфически реагируя на различные молекулярные сигналы, выполняют разнообразные функции, в том числе транспортные, барьерные, участвуют в метаболизме внеклеточного матрикса, биосинтезе различных цитокинов, ангиогенезе, регулируют процессы свертывания крови, сосудистый тонус и иммуновоспалительные реакции, участвуют в продукции и метаболизме оксида азота. Участие эндотелия в регуляции системного и легочного сосудистого тонуса осуществляется путем образования и высвобождения вазодилататорных и вазоконстрикторных веществ, в частности эндотелина-1 и эндотелий-зависимого расслабляющего фактора — оксида азота (NO)]. Дисфункция эндотелия, наступающая при воздействии повреждающих агентов (механических, инфекционных, обменных, иммуннокомплексных и т. п.), резко меняет направление его эндокринной активности на противоположную: образуются вазоконстрикторы, эндотелины, коагулянты. Дисфункция эндотелия нарушает соотношение между NO (антиагрегантом, антикоагулянтом, вазодилятатором) и пероксинитратом-метаболитом NO, увеличивающим уровень окислительного стресса, что приводит к различным патофизиологическим реакциям. В последнее десятилетие исследователи подчеркивают повреждающее действие провоспалительных цитокинов (ИЛ-1-р, ФНО-а, ИЛ-8 и др.) на эндотелий сосудов, запускающих каскад процессов от локальной вазоконстрикции и высвобождения факторов роста до процессов ремоделирования сосудистой стенки. В связи с этим особый интерес представляет вопрос о соотношении иммуновоспалительной активации и состояния сосудистого эндотелия у больных бронхиальной астмой. Эндотелиальная дисфункция рассматривается как один из возможных патогенетических механизмов формирования бронхиальной астмы. Морфологически у пациентов с бронхиальной астмой отмечается повышение сечения подслизистого слоя сосудов, увеличение числа сосудов в стенках дыхательных путей, утолщение интимы. Подобные элементы ремоделирования выявляются уже в детском возрасте на фоне легкого течения бронхиальной астмы.
Механизмы эндотелиальной дисфункции и ремоделирования сосудов дыхательных путей еще недостаточно изучены, что и послужило предпосылкой для нашего исследования.
Целью работы явилось исследование функции эндотелия у детей с рецидивирующим обструктивным бронхитом и бронхиальной астмой в периоде обострения и ремиссии.
Обследовано 147 больных детей в возрасте 1-17 лет. В соответствии с нозологическими формами и тяжестью заболевания дети были разделены на группы: пациенты с рецидивирующим обструктивным бронхитом (1-я группа), интермиттирующей БА (2-я группа), персистирующей бронхиальной астмы легкой степени (3-я группа), персистирующей БА средней тяжести или тяжелой (4-я группа) во время обострения заболевания (соответственно подгруппы 1А, 2А, ЗА, 4А) и в периоде ремиссии (соответственно подгруппы 1Б, 2Б, ЗБ, 4Б).
Уровень эндотелина-1 (ЭТ-1) в крови определялся методом иммуноферментного анализа с использованием стандартных реактивов фирмы «DRG» (США). NO в крови определялся по уровню конечных метаболитов (нитритов (NO2) / нитратов (NO3)) калориметрическим методом с использованием реактивов Грисса. Допплер-эхокардиографию сердца и сосудов проводили на ультразвуковом аппарате «AU 3 Partner» фирмы «Esaote Biomedica» (Италия) с измерением показателей среднего давления в легочной артерии по Китобатаке. В группу контроля были включены 13 практически здоровых детей аналогичного возраста без признаков каких-либо острых или хронических заболеваний.
Статистический анализ данных проводили с помощью статистических пакетов Excel lor Windows и Statistica 7.0. For Windows.
Учитывая отсутствие данных о значении уровней выбранных для исследования показателей у здоровых детей, для определения нормативных параметров были обследованы дети группы контроля.
Период обострения бронхиальной астмы и рецидивирующего обструктивного бронхита характеризовался нарушениями легочной вентиляции разной степени выраженности. Как известно, вентиляционные нарушения приводят к развитию альвеолярной гипоксии, которая не может не сказываться на состоянии функции эндотелия.
При оценке показателей в периоде обострения уровень вазоконстирикторного фактора ЭТ-1 достоверно повышался во всех группах и был наиболее высоким в группе детей с тяжелым и средне-тяжелым течением БА (подгруппа 4А). Течение заболевания в подгруппе 4А характеризовалось выраженными вентиляционными нарушениями по обструктивному типу, приводящими к альвеолярной гипоксии, которая является мощным индуктором ЭТ-1. Помимо индуцирующей роли гипоксии, для этой группы больных характерны выраженные иммунопатологические реакции как по интенсивности, так и по длительности течения, которые также способствуют большему выбросу ЭТ-1 эндотелием сосудов.
Проведенный анализ множественного сравнения по методу Краскла — Уоллиса выявил высоко значимый критерий Н (Н = 38,02, р = 0,0001), что дает право утверждать, что статистические характеристики уровней ЭТ-1 у больных разных подгрупп в периоде обострения достоверно различаются между собой, а их уровень зависит от принадлежности больного к той или иной подгруппе. Так как пациенты были разделены по группам в соответствии с тяжестью заболевания, можно говорить о наличии связи между уровнем ЭТ-1 и степенью тяжести заболевания.
Таким образом, в подгруппе 1А эндотелиальная дисфункция характеризовалась умеренным повышением уровня ЭТ-1 и снижением уровня нитратов и нитритов в крови. У пациентов в подгруппах 2А и ЗА (легкое течение бронхиальной астмы) на фоне умеренного повышения уровня ЭТ-1 (0,1-0,13 нг/мл) отмечалось достоверное снижение уровня нитритов (4,44-4,64 мкмоль/л) по сравнению с контролем и выравнивание показателей метаболизма NO за счет относительного увеличения уровня нитратов (31,54-33,48 мкмоль/л). Данный дисбаланс можно считать прогностически неблагоприятным в связи с тем, что рост уровня нитратов связывают с усилением перекисного окисления липидов, высоко активных свободных радикалов и повышением активности индуцибельной NO-синтетазы (iNOS) в гладких мышцах сосудов и макрофагов. У пациентов в подгруппе 4А с тяжелым течением бронхиальной астмы дисбаланс выражен еще больше: на фоне высокого уровня ЭТ-1 (до 0,2 нг/мл) отмечалось более выраженное угнетение эндотелиальной NO-синтетазы (eNOS), что проявлялось снижением уровня нитритов (6,19 мкмоль/л) и выраженной активацией iNOS, следствием чего явилось повышение уровня нитратов и общих метаболитов N0 по сравнению с контрольной группой.
Для выяснения наличия функциональной связи между уровнем ЭТ-1 и показателями, характеризующими течение хронических обструктивных заболеваний легких, была использована процедура множественной линейной регрессии с пошаговым исключением незначимых переменных. В результате проведенного анализа была получена математическая модель:
ЭТ-1 = -0,00368+(0,0142 х длительность заболевания) + (0,00532 х PLA), при R = 0,672; R2 = 0,525; dbf = 2; F = 8,408; р = 0,001.
Коэффициент множественной регрессии R отражает наличие статистически значимой связи между уровнем ЭТ-1 и независимыми переменными (длительность заболевания), а также средним давлением в легочной артерии (PLA). В то же время коэффициент детерминации R2 дает возможность утверждать, что повышение уровня ЭТ-1 на 52,5% обусловлено изменением уровня независимых переменных этого уравнения, а именно длительности заболевания (р = 0,008) и PLA (р = 0,022).
Оценивая метаболизм NO по его конечным метаболитам (нитриты, нитраты) у детей в подгруппах, можно отметить, что он изменялся разнонаправленно. У пациентов подгруппы 1А с обострением рецидивирующего обструктивного бронхита отмечалось снижение уровня метаболитов NO — как нитритов, так и нитратов, — что указывало на дефицит NO-зависимой функции эндотелия, причем наиболее выраженным было снижение уровня нитритов. На современном этапе уровень нитритов крови расценивается как предиктор активности эндотелиальной eNOS. Это указывает на выраженное угнетение eNO-синтетазы, слабую реакцию iNO.
В периоде ремиссии во всех группах уровень ЭТ-1 сохранялся умеренно повышенным в диапазоне 0,05-0,15 нг/мл по сравнению с группой контроля и был наиболее повышен в подгруппе 4Б до уровня 0,15 нг/мл. Подобные уровни ЭТ-1 указывают на то, что в подгруппе 4Б по сравнению с другими подгруппами сохраняется наиболее высокий метаболизм вазоконстрикторных факторов (ЭТ-1) в эндотелии сосудов. Возможно, это связано с тем, что у пациентов с тяжелым течением БА сохраняются скрытые обструктивные изменения функции внешнего дыхания, альвеолярная гипоксия, что стимулирует наиболее высокий выброс ЭТ-1 эндотелиальными клетками.
Высоко значимый критерий Краскла — Уоллиса Н (Н = 34,68,^ = 0,0001), установленный в результате множественного сравнения, дает право утверждать, что статистические характеристики показателей ЭТ-1 разных подгрупп достоверно различаются между собой, а уровень их зависит от принадлежности больного к той или иной группе. Таким образом, как и в периоде обострения, можно говорить о наличии связи между уровнем ЭТ-1 и степенью тяжести заболевания.
Дополнительно проведенный анализ корреляционных связей между уровнем ЭТ-1 и показателями течения хронических обструктивных заболеваний легких выявил наличие достоверной прямой связи между уровнем ЭТ-1 и PLA (г = +0,38, р
Метаболизм NO в исследуемых группах ведет себя разнонаправленно. В группе детей с рецидивирующим обструктивным бронхитом (подгруппа 1Б) отмечается увеличение уровня нитритов в крови до 5,48 мкмоль/л, хотя они остаются сниженными по сравнению с контрольной группой, и выраженное повышение уровня нитратов до 41,45 мкмоль/л, что можно расценивать как компенсаторную реакцию на дефицит эндотелиального NO. В группах детей с легким течением бронхиальной астмы отмечалось умеренное повышение нитритов до 5,6-6,45 мкмоль/л (что ниже, чем в группе контроля). Это можно расценивать как усиление активности eNOS и протекторного действия метаболитов NO. Наиболее выраженный дисбаланс обмена NO отмечен у детей подгруппы 4Б, который проявился в снижении уровня нитритов по сравнению с фазой обострения и повышением уровня нитратов. Эти данные могут говорить о выраженном угнетении eNOS даже в период ремиссии и сохраняющейся патологической активности iNOS.
В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы.
У больных детей с рецидивирующим обструктивным бронхитом и бронхиальной астмой выявлены изменения уровней эндотелий-зависимых факторов (ЭТ-1 и метаболиты NO) в зависимости от стадии и тяжести заболевания.
В фазе обострения заболевания у больных всех подгрупп установлены однонаправленные изменения в виде повышения уровня ЭТ-1, причем наиболее выраженные — у больных с тяжелым и среднетяжелым течением бронхиальной астмы до уровня 0,2 нг/мл.
Доказано наличие функциональной связи между уровнем ЭТ-1 и показателями, характеризующими течение хронического обструктивного заболевания легких (длительность заболевания), и уровнем среднего давления в легочной артерии у пациентов с рецидивирующим обструктивным бронхитом и бронхиальной астмой в периоде обострения заболевания.
Изменение уровней метаболитов NO (нитраты, нитриты) носило разнонаправленный характер в виде стойкого снижения нитритов в фазе обострения и ремиссии и повышения уровня нитратов преимущественно при тяжелом течении бронхиальной астмы.
У больных с рецидивирующим обструктивным бронхитом и бронхиальной астмой выявлено наличие эндотелиальной дисфункции, причем более выраженной у пациентов в стадии обострения, что проявлялось в виде вазоконстрикции, повышения среднего PLA и уровня ЭТ-1, индуктором синтеза которого являлись гипоксия и патоиммунологические реакции. При этом низкий уровень метаболита NO (нитрит) связан с угнетением эндотелиальной NO-синтетазы, а увеличение уровня нитратов связано с наработкой патогенного NO (индуцибельный NO), что могло служить фактором, приводящим к деструкции эндотелия и поддержанию патологического процесса в легких.
В. В. Поляков, проф. А. С. Сенаторова. Клиническое значение эндотелиальной дисфункции у детей с рецидивирующим обструктивным бронхитом и бронхиальной астмой // Международный медицинский журнал №4 2012
[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]
