Kliniczne znaczenie dysfunkcji śródbłonka u dzieci z nawracającym obturacyjnym zapaleniem oskrzeli i astmą oskrzelową

Astma oskrzelowa (BA) jest jedną z najczęstszych chorób wieku dziecięcego. Badania epidemiologiczne ostatnich lat wskazują, że na tę chorobę cierpi od 5 do 10% dzieci, a liczba ta wzrasta z roku na rok. Wzrost śmiertelności z powodu astmy oskrzelowej i liczba hospitalizacji w placówkach pediatrycznych również budzą poważne obawy. W ostatnich latach dysfunkcja śródbłonka wzbudziła duże zainteresowanie badaczy badających mechanizmy rozwoju astmy oskrzelowej. Śródbłonek to metabolicznie aktywna, wysoce wyspecjalizowana monowarstwa komórek wyściełająca wszystkie naczynia ludzkiego ciała. Komórki śródbłonka, reagując specyficznie na różne sygnały molekularne, pełnią różnorodne funkcje, w tym transport, barierę, uczestniczą w metabolizmie macierzy zewnątrzkomórkowej, biosyntezie różnych cytokin, angiogenezie, regulują procesy krzepnięcia krwi, napięcie naczyń i reakcje immunologiczno-zapalne, uczestniczą w produkcji i metabolizmie tlenku azotu. Śródbłonek uczestniczy w regulacji systemowego i płucnego napięcia naczyniowego poprzez tworzenie i uwalnianie substancji rozszerzających i zwężających naczynia krwionośne, w szczególności endoteliny-1 i śródbłonkowo-zależnych czynników rozluźniających - tlenku azotu (NO). Dysfunkcja śródbłonka, występująca pod wpływem czynników uszkadzających (mechanicznych, zakaźnych, metabolicznych, kompleksów immunologicznych itp.), gwałtownie zmienia kierunek jego aktywności endokrynnej na przeciwny: powstają środki zwężające naczynia krwionośne, endoteliny, koagulanty. Dysfunkcja śródbłonka zaburza stosunek między NO (środkiem przeciwpłytkowym, przeciwzakrzepowym, rozszerzającym naczynia krwionośne) a nadtlenoazotanem - metabolitem NO, co zwiększa poziom stresu oksydacyjnego, co prowadzi do różnych reakcji patofizjologicznych. W ostatniej dekadzie badacze podkreślili szkodliwy wpływ cytokin prozapalnych (IL-1-β, TNF-a, IL-8 itp.) na śródbłonek naczyniowy, wyzwalając kaskadę procesów od miejscowego zwężenia naczyń i uwalniania czynników wzrostu do procesów przebudowy ścian naczyń. W związku z tym kwestia związku między aktywacją immunologiczno-zapalną a stanem śródbłonka naczyniowego u pacjentów z astmą oskrzelową jest szczególnie interesująca. Dysfunkcja śródbłonka jest uważana za jeden z możliwych mechanizmów patogenetycznych rozwoju astmy oskrzelowej. Morfologicznie u pacjentów z astmą oskrzelową obserwuje się zwiększenie przekroju poprzecznego warstwy podśluzówkowej naczyń krwionośnych, zwiększenie liczby naczyń w ścianach dróg oddechowych i pogrubienie błony wewnętrznej. Podobne elementy przebudowy wykrywa się już w dzieciństwie na tle łagodnego przebiegu astmy oskrzelowej.

Mechanizmy dysfunkcji śródbłonka i przebudowy naczyń w drogach oddechowych są nadal słabo poznane, co stanowiło warunek wstępny dla naszych badań.

Celem pracy była ocena funkcji śródbłonka u dzieci z nawracającym obturacyjnym zapaleniem oskrzeli i astmą oskrzelową w okresie zaostrzenia i remisji.

Przebadano łącznie 147 chorych dzieci w wieku od 1 do 17 lat. Ze względu na postacie nozologiczne i ciężkość choroby dzieci podzielono na grupy: chorych z nawracającym obturacyjnym zapaleniem oskrzeli (grupa 1), astmą oskrzelową okresową (grupa 2), astmą oskrzelową przewlekłą o lekkim nasileniu (grupa 3), astmą oskrzelową przewlekłą o umiarkowanym lub ciężkim nasileniu (grupa 4) w okresie zaostrzenia choroby (odpowiednio podgrupy 1A, 2A, 3A, 4A) i w okresie remisji (odpowiednio podgrupy 1B, 2B, 3B, 4B).

Poziom endoteliny-1 (ET-1) we krwi oznaczano metodą immunoenzymatyczną przy użyciu standardowych odczynników firmy DRG (USA). NO we krwi oznaczano na podstawie poziomu końcowych metabolitów (azotynów (NO2) / azotanów (NO3)) metodą kalorymetryczną przy użyciu odczynników Griessa. Echokardiografię dopplerowską serca i naczyń krwionośnych wykonywano na urządzeniu ultradźwiękowym AU 3 Partner firmy Esaote Biomedica (Włochy) z pomiarem średniego ciśnienia w tętnicy płucnej według Kitobataki. Grupę kontrolną stanowiło 13 praktycznie zdrowych dzieci w tym samym wieku, bez objawów żadnych ostrych lub przewlekłych chorób.

Analizę statystyczną danych przeprowadzono przy użyciu pakietów statystycznych Excel dla systemu Windows oraz Statistica 7.0 dla systemu Windows.

Z uwagi na brak danych dotyczących istotności poziomów wybranych do badania wskaźników u dzieci zdrowych, w celu określenia parametrów normatywnych przebadano dzieci z grupy kontrolnej.

Okres zaostrzenia astmy oskrzelowej i nawracającego obturacyjnego zapalenia oskrzeli charakteryzował się zaburzeniami wentylacji płuc o różnym nasileniu. Jak wiadomo, zaburzenia wentylacji prowadzą do rozwoju niedotlenienia pęcherzykowego, które nie może nie wpływać na stan funkcji śródbłonka.

Podczas oceny parametrów w okresie zaostrzenia, poziom czynnika obkurczającego naczynia krwionośne ET-1 wzrósł znacząco we wszystkich grupach i był najwyższy w grupie dzieci z ciężką i umiarkowaną astmą oskrzelową (podgrupa 4A). Przebieg choroby w podgrupie 4A charakteryzował się wyraźnymi zaburzeniami wentylacji typu obturacyjnego, prowadzącymi do niedotlenienia pęcherzykowego, które jest silnym induktorem ET-1. Oprócz indukującej roli niedotlenienia, ta grupa pacjentów charakteryzuje się wyraźnymi reakcjami immunopatologicznymi zarówno pod względem intensywności, jak i czasu trwania przebiegu, które również przyczyniają się do większego uwalniania ET-1 przez śródbłonek naczyniowy.

Przeprowadzona analiza wielokrotnych porównań metodą Kruskala-Wallisa ujawniła wysoce istotne kryterium H (H = 38,02, p = 0,0001), co daje prawo do stwierdzenia, że statystyczne charakterystyki poziomów ET-1 u pacjentów z różnych podgrup w okresie zaostrzenia różnią się istotnie od siebie, a ich poziom zależy od przynależności pacjenta do konkretnej podgrupy. Ponieważ pacjentów podzielono na grupy według ciężkości choroby, możemy mówić o występowaniu związku między poziomem ET-1 a ciężkością choroby.

Tak więc w podgrupie 1A dysfunkcja śródbłonka charakteryzowała się umiarkowanym wzrostem poziomu ET-1 i spadkiem poziomu azotanów i azotynów we krwi. U pacjentów w podgrupach 2A i 3A (łagodna astma oskrzelowa) na tle umiarkowanego wzrostu poziomu ET-1 (0,1-0,13 ng/ml) zaobserwowano wiarygodny spadek poziomu azotynów (4,44-4,64 μmol/l) w porównaniu z grupą kontrolną i wyrównanie wskaźników metabolizmu NO z powodu względnego wzrostu poziomu azotanów (31,54-33,48 μmol/l). Tę nierównowagę można uznać za prognostycznie niekorzystną ze względu na fakt, że wzrost poziomu azotanów wiąże się ze zwiększoną peroksydacją lipidów, wysoce aktywnymi wolnymi rodnikami i wzrostem aktywności indukowanej syntazy NO (iNOS) w mięśniach gładkich naczyń i makrofagach. U chorych z ciężką astmą oskrzelową w podgrupie 4A zaburzenie równowagi było jeszcze wyraźniejsze: na tle wysokiego poziomu ET-1 (do 0,2 ng/ml) zauważono wyraźniejsze zahamowanie śródbłonkowej syntazy NO (eNOS), co objawiało się spadkiem poziomu azotynów (6,19 μmol/l) i wyraźną aktywacją iNOS, co skutkowało wzrostem poziomu azotanów i całkowitych metabolitów NO w porównaniu z grupą kontrolną.

Aby ustalić obecność zależności funkcjonalnej między poziomem ET-1 a wskaźnikami charakteryzującymi przebieg przewlekłych obturacyjnych chorób płuc, zastosowano procedurę wielokrotnej regresji liniowej ze stopniowym wykluczaniem zmiennych nieistotnych. W wyniku analizy uzyskano model matematyczny:

ET-1 = -0,00368+(0,0142 x czas trwania choroby) + (0,00532 x PLA), przy R = 0,672; R2 = 0,525; dbf = 2; F = 8,408; p = 0,001.

Wielokrotny współczynnik regresji R odzwierciedla obecność statystycznie istotnego związku między poziomem ET-1 a zmiennymi niezależnymi (czas trwania choroby), a także średnim ciśnieniem w tętnicy płucnej (PLA). Jednocześnie współczynnik determinacji R2 pozwala stwierdzić, że wzrost poziomu ET-1 o 52,5% wynika ze zmiany poziomu zmiennych niezależnych tego równania, a mianowicie czasu trwania choroby (p = 0,008) i PLA (p = 0,022).

Oceniając metabolizm NO według jego końcowych metabolitów (azotynów, azotanów) u dzieci w podgrupach, można zauważyć, że zmieniał się on w różnych kierunkach. U pacjentów z podgrupy 1A z zaostrzeniem nawracającego obturacyjnego zapalenia oskrzeli zauważono spadek poziomu metabolitów NO - zarówno azotynów, jak i azotanów - co wskazywało na niedobór funkcji śródbłonka zależnej od NO, przy czym najbardziej wyraźny spadek poziomu azotynów. Na obecnym etapie poziom azotynów we krwi jest uważany za predyktor aktywności eNOS śródbłonka. Wskazuje to na wyraźne hamowanie syntetazy eNO, słabą odpowiedź iNO.

W okresie remisji poziom ET-1 we wszystkich grupach pozostawał umiarkowanie podwyższony w zakresie 0,05-0,15 ng/ml w porównaniu z grupą kontrolną i był najbardziej podwyższony w podgrupie 4B do 0,15 ng/ml. Takie poziomy ET-1 wskazują, że podgrupa 4B, w porównaniu z innymi podgrupami, zachowuje najwyższy metabolizm czynników zwężających naczynia krwionośne (ET-1) w śródbłonku naczyniowym. Może to wynikać z faktu, że pacjenci z ciężką astmą oskrzelową zachowują utajone obturacyjne zmiany w funkcji oddychania zewnętrznego, niedotlenienie pęcherzykowe, które stymuluje najwyższe uwalnianie ET-1 przez komórki śródbłonka.

Wysoce istotne kryterium Kruskala-Wallisa H (H = 34,68, ^ = 0,0001), ustalone w wyniku wielokrotnego porównania, daje prawo do stwierdzenia, że charakterystyki statystyczne wskaźników ET-1 różnych podgrup różnią się istotnie od siebie, a ich poziom zależy od przynależności pacjenta do jednej lub drugiej grupy. Tak więc, podobnie jak w okresie zaostrzenia, możemy mówić o istnieniu związku między poziomem ET-1 a ciężkością choroby.

Dodatkowa analiza korelacji pomiędzy poziomem ET-1 a wskaźnikami przebiegu przewlekłych obturacyjnych chorób płuc wykazała istnienie wiarygodnej bezpośredniej zależności pomiędzy poziomem ET-1 i PLA (r = +0,38, p < 0,014) u chorych w okresie remisji.

Metabolizm NO w badanych grupach zachowuje się odmiennie. W grupie dzieci z nawracającym obturacyjnym zapaleniem oskrzeli (podgrupa 1B) odnotowano wzrost poziomu azotynów we krwi do 5,48 μmol/l, chociaż pozostają one obniżone w porównaniu z grupą kontrolną, oraz wyraźny wzrost poziomu azotanów do 41,45 μmol/l, co można uznać za odpowiedź kompensacyjną na niedobór śródbłonkowego NO. W grupach dzieci z łagodną astmą oskrzelową odnotowano umiarkowany wzrost azotynów do 5,6-6,45 μmol/l (który jest niższy niż w grupie kontrolnej). Można to uznać za wzrost aktywności eNOS i ochronnego działania metabolitów NO. Najbardziej wyraźną nierównowagę w metabolizmie NO odnotowano u dzieci z podgrupy 4B, co objawiało się spadkiem poziomu azotynów w porównaniu z fazą zaostrzenia i wzrostem poziomu azotanów. Dane te mogą wskazywać na wyraźne zahamowanie eNOS nawet w okresie remisji i utrzymującą się patologiczną aktywność iNOS.

W wyniku przeprowadzonych badań można wyciągnąć następujące wnioski.

U dzieci z nawracającym obturacyjnym zapaleniem oskrzeli i astmą oskrzelową stwierdzono zmiany w poziomach czynników zależnych od śródbłonka (metabolitów ET-1 i NO) w zależności od stadium i ciężkości choroby.

W ostrej fazie choroby u pacjentów ze wszystkich podgrup obserwowano jednokierunkowe zmiany w postaci wzrostu poziomu ET-1, przy czym najbardziej wyraźne zmiany występowały u chorych na astmę oskrzelową ciężką i umiarkowaną do poziomu 0,2 ng/ml.

Udowodniono istnienie zależności czynnościowej pomiędzy poziomem ET-1 i wskaźnikami charakteryzującymi przebieg przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (czas trwania choroby) a poziomem średniego ciśnienia w tętnicy płucnej u chorych na nawracające obturacyjne zapalenie oskrzeli i astmę oskrzelową w okresie zaostrzenia choroby.

Zmiany w poziomach metabolitów NO (azotany, azotyny) miały charakter wielokierunkowy i przejawiały się trwałym spadkiem poziomu azotynów w fazie zaostrzenia i remisji oraz wzrostem poziomu azotanów, głównie w ciężkiej astmie oskrzelowej.

U chorych z nawracającym obturacyjnym zapaleniem oskrzeli i astmą oskrzelową stwierdzono obecność dysfunkcji śródbłonka, a w bardziej wyraźnym stadium u chorych w fazie ostrej, co objawiało się zwężeniem naczyń, wzrostem średniego PLA i poziomu ET-1, którego synteza była indukowana przez niedotlenienie i reakcje patoimmunologiczne. Jednocześnie niski poziom metabolitu NO (azotynu) wiąże się z hamowaniem śródbłonkowej syntetazy NO, a wzrost poziomu azotanów wiąże się z produkcją patogennego NO (indukowanego NO), który może być czynnikiem prowadzącym do zniszczenia śródbłonka i podtrzymywania procesu patologicznego w płucach.

VV Polyakov, Prof. AS Senatorova. Znaczenie kliniczne dysfunkcji śródbłonka u dzieci z nawracającym obturacyjnym zapaleniem oskrzeli i astmą oskrzelową // International Medical Journal No. 4 2012

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]