5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Бронхиальная_астма_и_хроническая_обструктивная

Изучено действие β2-агонистов на оксидант-антиоксидантный статус при бронхиальной астме. Так, in vitro β2-агонисты короткого и длительного действия при вдыхании имеют антиоксидантное действие на нейтрофилы и эозинофилы. Было высказано предположение, что антиоксидантная активность β2-агонистов зависит от их молекулярной структуры, а именно от количества гидроксильных групп на фенольном кольце [101, 102].

Висследованиях на животных показано, что аминофиллин уменьшает генерацию оксидантов. Теофиллин также ингибирует фактор активации тромбоцитов, индуцированный IL-5. Его влияние находится в прямой зависимости от концентрации теофиллина: в высоких концентрациях он оказывает большее влияние на содержание антиоксидантов [89, 127].

Проводились многочисленные исследования, основной целью которых было выявить зависимость между дефицитом антиоксидантов и обострением БА.

Выявлена связь между развитием атопической БА и дефицитом селена. Известно, что глутатионпероксидаза является одним из многих селен зависимых антиоксидантных ферментов [227]. Однако в другом контролируемом исследование прием селена при эндогенной астме не привел к уменьшению симптомов заболевания [97].

Проводились исследования, изучающие влияние дефицита витамина

Сна повышенный риск развития БА. Но на сегодняшний день данных рандомизированных контролируемых исследований недостаточно, чтобы рекомендовать введение витамина С в схемы лечения больных БА [175, 121].

Изучалось влияние витамина Е (антиоксидант) на течение бронхиальной астмы. Показано, что витамин Е угнетает IgE-ответ на воздействие аллергенов в эксперименте, а количество витамина Е, принятого с пищей обратно пропорционально заболеваемости БА [175].

Внастоящее время активно проводятся исследования, направленные на изучение новых перспективных антиоксидантов, таких как нитроны (спиновые ловушки антиоксиданты, которые препятствуют образованию внутриклеточных окислителей, образуя устойчивые соединения) и супероксиддисмутазные миметики [200, 225].

Таким образом, оксидативный стресс играет важнейшую роль в патогенезе бронхиальной астмы и требует дальнейшего изучения для своевременной диагностики патологии, установления нарушений в системе оксидант-антиоксидант и выработки новых методов их коррекции.

60

2.3. Особенности окислительно–восстановительного статуса при хронической обструктивной болезни легких

В патогенезе ХОБЛ выделяют три ведущих составляющих (рис.13): хроническое воспаление (1), основными биомаркерами которого являются нейтрофилы, дисбаланс в системах протеолиз–антипротеолиз (2) и оксиданты–антиоксиданты (3).

Клетки воспаления		Реакции воспаления
CD8+-клетки		Дегрануляция
Нейтрофилы
		Адгезия
Макрофаги
TNF-α		Активация
IL-8 и др.		Хемотаксис
Медиаторы		Бронхоконстрикция
воспаления

Дисбаланс

Протеолиз–антипротеолиз Оксидант–антиоксидант

Спазм, отек, мукостаз, эмфизема, системные проявления

Рис.13. Схема патогенеза ХОБЛ

При ХОБЛ хроническое воспаление не носит аллергический характер. В то же время отнести это воспаление к разряду обычных хронических воспалительных процессов невозможно из-за его неуклонного прогрессирования и экологической опосредованности.

Поэтому в докладе рабочей группы GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) для обозначения этого воспаления избран термин "abnormal inflammatory response" – ненормальный воспалительный ответ на факторы экологической агрессии. В качестве основных клеток хронического воспаления выступают нейтрофилы, макрофаги и CD8+- лимфоциты. Нейтрофилы секретируют различные протеиназы, включая нейтрофильную эластазу, нейтрофильный катепсин G и нейтрофильную протеиназу-3, металлопротеиназы, которые могут иметь отношение к паренхиматозной деструкции и хронической гиперсекреции слизи. Также как в крупных, так и в мелких бронхах и паренхиме легких больных ХОБЛ находят повышенное количество макрофагов. При ХОБЛ макрофаги

61

играют регулирующую роль в развитии воспаления путем выброса медиаторов: ТNF-α, IL-8 и лейкотриена В4, которые способствуют нейтрофильному воспалению. Макрофаги, как и нейтрофилы, вырабатывают матриксные металлопротеиназы, которые играют существенную роль в патогенезе эмфиземы [58].

Согласно современной концепции ХОБЛ, патофизиологической основой прогрессирующей обструкции дыхательных путей является хронический воспалительный процесс в легких, когда в ответ на действие повреждающих факторов внешней среды нарушается баланс между антиоксидантами и оксидантами в сторону последних, в результате чего развивается оксидативный стресс [12, 69].

Оксидативный стресс способствует развитию и прогрессии ХОБЛ следующими способами:

1)оксиданты реагируют с множеством веществ в легких, включая белки, липиды, и нуклеиновые кислоты [233];

2)оксидативный стресс способствует развитию дисбаланса протеиназы/антипротеиназы, инактивируя ингибиторы протеиназы и активизируя протеиназы [188];

3)оксиданты вызывают воспаление через активацию факторов транскрипции, в частности ядерного фактора NF-kB, которые вызывают экспрессию генов, кодирующих воспалительные медиаторы, таких как IL-8

иТNF-α, играющих важную роль в патогенезе ХОБЛ.

В воспалительном процессе при ХОБЛ участвуют практически все клеточные элементы, но наибольшее значение придается фагоцитирующим клеткам (нейтрофилы, макрофаги, эозинофилы), которые обладают мощными специализированными системами генерации АФК. Имеющиеся данные позволяют выстроить следующую последовательность окислительных реакций при активации фагоцитирующих клеток. Стимулированный фагоцит продуцирует супероксиды, которые образуют перекись водорода. И супероксид, и перекись водорода могут сами принимать участие в модификации макромолекул. Кроме этого из них образуются более сильные окислители

– гидроксил, гипохлорит и пероксинитрит, которые способны повреждать белки, липиды, нуклеиновые кислоты. Модификация белков меняет их антигенные свойства, а окисление липидов (особенно арахидоновой кислоты) приводит к появлению хемоаттрактантов, увеличивающих миграцию фагоцитов. Таким образом, активация фагоцитов самопроизвольно усиливается, и может сформироваться порочный круг в очагах воспаления [69].

С помощью системы BioUML А.Ф. Колпаковой и соавт. [33, 180, 181, 232] составлена диаграмма, иллюстрирующая патогенез оксидативного стресса при хронической обструктивной болезни легких

(рис.14).

62

Физическая нагрузка	Воспаление
индуцирует	индуцирует

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ

СТРЕСС

	индуцирует	индуцирует		индуцирует
Апоптоз		Истощение запасов			Повреждение
					ДНК
		антиоксидантов
индуцирует		приводит к
Атрофия	Окисление			ПОЛ
ткани	белков легких
	приводит к	нарушает работу
Протеолиз			Белки-		вызывает
	мышц	антиоксиданты
	повреждает		приводит к
	Сократительный				Потеря
			приводит к		мышечной
	аппарат мышц
					массы

Рис. 14. Схема развития патологических изменений как результат действия окислительного стресса при хронической обструктивной болезни легких

Ключевую роль в возникновении ХОБЛ играет курение табака. Под действием сигаретного дыма и других вдыхаемых частиц происходит образование оксидантов и их высвобождение из активированных клеток воспаления, в частности из макрофагов и нейтрофилов [188]. Табачный дым содержит более 4700 компонентов, в том числе и оксиданты [69],

63

которые могут проникать через альвеолярную мембрану и вызывать системный оксидативный стресс [203].

Альвеолярным макрофагам отводится центральная роль в патогенезе ХОБЛ. У курящих людей АМ спонтанно выделяют повышенное количество Н2О2, что связывают с их активацией и усилением оксидативного стресса. АМ курильщиков выделяют в 2 раза больше O2•-, чем клетки некурящих. При ХОБЛ генерация радикалов АМ резко возрастает. Показано, что у больных ХОБЛ в выдыхаемом воздухе повышен уровнь H2O2. У курильщиков, так же как и у больных ХОБЛ, уровни H2O2 в выдыхаемом воздухе выше, чем у экскурильщиков с ХОБЛ или некурящих [188]. Во время обострений ХОБЛ уровень перекиси водорода в выдыхаемом воздухе становится еще выше [206]. Предположено, что причиной повышенного уровня перекиси водорода является усиленное образование О2˙ˉ АМ, что наблюдается у курильщиков

ичего не происходит в АМ некурящих. Также выявлено повышение в БАЛ

иплазме больных ХОБЛ уровня ксантиноксидазы [251], которая принимает участие в образовании О2˙ˉ и H2O2 [104, 202, 251].

Медиатором многих неблагоприятных эффектов оксидативного стресса при ХОБЛ является пероксинитрит, который образуется при взаимодействии супероксида с окисью азота. Окись азота, в свою очередь, образуется под действием iNOS, которая экспрессируется в периферических дыхательных путях и легочной паренхиме больных ХОБЛ. Уровень iNOS в воспалительных клетках, полученных из мокроты от больных ХОБЛ, значительно превышает таковой в клетках, полученных из мокроты больных БА.

Результаты исследований оксидативного статуса у больных ХОБЛ, как и у больных БА, носят противоречивый характер. Также как и у больных БА, при ХОБЛ был выявлен повышенный уровень в выдыхаемом воздухе окиси азота [167]. Это, вероятно, происходит из-за увеличения оксидантного стресса, заканчивающегося образованием пероксинитрита и затем нитрата, что приводит к уменьшению уровня окиси нитрита в выдыхаемом воздухе. Следовательно, повышение уровня окиси азота в выдыхаемом воздухе можно использовать в качестве маркера воспаления в дыхательных путях и косвенным маркером оксидантного стресса при ХОБЛ [135, 168]. Однако в ходе других исследований выявлен нормальный или сниженный уровень окиси азота в выдыхаемом воздухе у больных ХОБЛ по сравнению с контролем [196, 201].

Убольных тяжелой ХОБЛ определялся высокий уровень метгемоглобина, свободных радикалов и сниженная антиоксидантная активность плазмы крови и эритроцитов [181]. Была выявлена достоверная отрицательная корреляция между степенью тяжести и содержанием СОД, между ЦП плазмы крови и СРБ, найдена положительная корреляция между уровнем СОД и негемового железа, уровнем свободных радикалов в

64

эритроцитах и метгемоглобином [181].

В исследовании Д.Л. Ивашкевича и А.Э. Макаревича (2002г.) выявлено повышение уровня ЦП при всех стадиях ХОБЛ относительно контроля. При этом увеличение уровня ЦП в конденсате выдыхаемого воздуха было достоверно выше, чем в сыворотке крови и наибольшее существенное увеличение этого показателя происходит при тяжелом течении заболевания [24].

Выявлено снижение активности антиоксидантов плазмы крови (КАТ, СОД, GPx) у больных ХОБЛ во время ремиссии заболевания [20]. Другими авторами установлен более низкий уровень активности в индуцированной мокроте и плазме антиоксидантов (СОД, GSH, GPx, GR) при обострении, который повышался в ряду: ХОБЛ в ремиссии, здоровые курильщики и здоровые некурящие и обратные изменения при оценке уровня МДА [207]. Активность КАТ эритроцитов больных ХОБЛ выше, чем в контрольной группе [212].

Основная эндогенная антиоксидантная защита представлена глутатионом. Эпителиальный покров дыхательных путей содержит высокие концентрации глутатиона, значительно превышая по этим параметрам другие органы и системы человеческого организма. У людей, которые курят, концентрация глутатиона еще больше возрастает, что отражает эндогенные адаптивные процессы, направленные на борьбу с окислительным стрессом. Глютатион трансфераза играет важную роль в нейтрализации ксенобиотиков, поступающих разными путями в организм. Синтез глутатиона de novo происходит в два этапа. Первый этап является наиболее чувствительный к нарушению синтеза. На этом этапе происходит конъюгация двух молекул аминокислоты цистеина посредством глютамат– цистеин лигазы (GCL – glutamate – cysteine ligase). Гетеродимерный энзим (GCL) содержит каталитические и модифицирующие субъединицы, последние кодируются GCLC и GCLM генами. В исследованиях S. Nakamura et al. (2002) [213], R. Gysin et al. (2007) [165] был установлен полиморфизм GCLC и GCLM генов. Экспрессия генов локализована преимущественно в эпителиальных клетках дыхательных путей, что, возможно, и объясняет высокую антиоксидантную активность жидкости, прилегающей к апикальной части эпителия. Группа профессора D. Postma исследовала повреждающее действие табачного дыма в зависимости от полиморфизма генов, кодирующих глютамат трансферазу. Исследование было проведено на голландской популяции. Авторы установили, что функциональный полиморфизм GCLC гена влияет на прогрессивное снижение вентиляционной функции легких: в группе этой категории лиц отмечались более тяжелые стадии ХОБЛ. Таким образом, гипотеза о том, что основным патогенетическим механизмом в развитии хронической обструктивной болезни легких является нарушение в системе оксидант– антиоксидант, получила подтверждение при исследовании генов GCLC,

65

GCLM, кодирующих синтез глутатиона – основного эндогенного антиоксиданта.

Полученные результаты, свидетельствующие об изменениях уровня различных индикаторов деструкции ткани (такие как протеазы) и воспалительного процесса (оксиданты, антиоксиданы) не были взаимосвязаны с выраженностью эмфиземы и степенью тяжести ХОБЛ

[215].

Таким образом, показатели окислительно-восстановительного статуса зависят от генеза бронхиальной обструкции. Установлено, что у больных БА снижена активность антиоксидантных ферментов (СОД, КАТ, GPx), причем не только в тканях бронхиального дерева, но и в других клетках организма, это указывает на системный характер данного патологического процесса. При ХОБЛ формируются изменения, проявляющиеся образованием большого количества свободных радикалов в дыхательных путях, что акцентирует на прогрессирующих органных изменениях. Главным источником свободных радикалов являются нейтрофилы и альвеолярные макрофаги, в большом количестве концентрирующиеся в легких под влиянием пусковых факторов. В условиях высокой концентрации нейтрофилов нарушается баланс системы протеазы–антипротеазы. Таким образом, и бронхиальная астма, и хроническая обструктивная болезнь легких сопровождаются нарушениями, обусловленными оксидативным стрессом, но механизмы, приводящие к этим нарушениям различны и не совсем ясны, что требует дальнейших более детальных исследований.

66

Глава 3

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ОКСИДАНТ-АНТИОКСИДАНТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГЕНЕЗА БРОНХИАЛЬНОЙ ОБСТРУКЦИИ

(результаты собственных исследований)

3.1 Цель исследования и обоснование выделения групп больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью легких

Проблемы хронических обструктивных заболеваний органов дыхания (бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких) во всем мире является актуальной в связи со стремительным ростом распространенности, модификацией и утяжелением их течения, что являются одной из основных причин временной нетрудоспособности и инвалидизации [12, 13, 143, 172, 189, 241].

Существующие клинические и функциональные признаки позволяют верифицировать диагноз БА и ХОБЛ. Но, в ряде случаев дифференциальная диагностика БА и ХОБЛ затруднена, в основном на начальных этапах формирования патологического процесса.

Бронхиальная астма и хроническая обструктивная болезнь легких – два самостоятельных хронических заболевания бронхолегочной системы, сопровождающиеся воспалением с формированием бронхиальной обструкции [81, 125]. Бронхиальная обструкция приводит к оксидативному стрессу [69, 79, 176], сопровождающемуся чрезмерным усилением образования активных форм кислорода и ослаблением эффективности антиоксидантной защиты.

Поскольку бронхиальная обструкция при хронической бронхолегочной патологии сопровождается оксидативным стрессом [69, 79, 176], изучение особенностей системы оксидант-антиоксидант в зависимости от генеза патологического процесса на ранних этапах формирования патологии позволит определить дополнительные дифференциально-диагностические критерии клинико-патогенетических

67

вариантов бронхиальной астмы и начальной стадии хронической обструктивной болезни легких.

В связи с вышесказанным целью исследования стало определение особенностей окислительно-восстановительного статуса и установление дополнительных дифференциально-диагностических критериев формирования бронхиальной обструкции при различных клиникопатогенетических вариантах бронхиальной астмы и начальной стадии хронической обструктивной болезни легких.

Критерии исключения больных из исследования:

1.Наличие острых заболеваний;

2.Обострение или декомпенсация сопутствующих хронических заболеваний внутренних органов;

3.БА легкой и тяжелой степени тяжести, либо астматический

статус;

4.ХОБЛ средней тяжести, тяжелое и крайне тяжелое течение

ХОБЛ;

5.Наличие доброкачественных и злокачественных опухолей, сахарного диабета, системных и психических заболеваний;

6.Беременность, лактация;

7.Алкоголизм и/или наркомания;

8.Отказ больного от исследований.

Диагноз и степень тяжести бронхиальной астмы устанавливали в соответствии с рекомендациями, изложенными в докладе рабочей группы

GINA (Global Initiative for Asthma, updated 2006) [13]. При верификации диагноза учитывали результаты общеклинического, лабораторного, функционального и аллергологического методов исследований.

В исследование включены больные атопической бронхиальной астмой (истинная аллергическая форма) и больные астматической триадой (псевдоаллергическая форма), согласно классификации бронхиальной астмы (С.В. Смирнова, 2000) (табл.3), разработанной на основании классификации аллергии по патогенезу (В.И. Пыцкий и С.В. Смирнова,

1997) [66].

Исходя из основного патогенетического звена, существует две патогенетические формы БА: истинная аллергическая и псевдоаллергическая. Поскольку у больных истинной аллергией наряду со специфическими механизмами нередко определяются и неспецифические, в ее пределах выделено два клинико–патогенетических варианта бронхиальной астмы: I.1 – опосредованная специфическими механизмами и I.2 – опосредованная смешанными (иммунными и неиммунными) механизмами. Учитывая различия в иммунных механизмах запуска аллергических реакций, определены атопическая (реагин-зависимая) и неатопическая (нереагин-зависимая, в связи с другими типами истинных

68

аллергических реакций) бронхиальная астма – в пределах каждого клинико-патогенетического варианта истинной аллергической формы. Клинико-патогенетические варианты псевдоаллергической формы формы бронхиальной астмы выделены как аналоги истинной аллергической: псевдоатопическая - аналог атопической и псевдоаллергическая – аналогичная другим типам аллергических реакций (неатопическим) [67].

Таблица 3 Классификация бронхиальной астмы по патогенезу (С.В.Смирнова, 2000)

	Патогенетические	Клинико-патогенетические варианты бронхиальной
	формы	астмы
		I.1 – Опосредованная иммунными механизмами:
		I.1.1 - атопическая (реагин-зависимая)
		I.1.2 - неатопическая (нереагин-зависимая)
	I.
		I.2 – Опосредованная смешанными
	Истинная	(иммунными и неиммунными) механизмами:
	аллергическая	I.2.1 - с участием атопических механизмов
		(реагин-зависимых)
		I.2.2 - с участием неатопических механизмов
		(нереагин-зависимых)
		II.1 – Псевдоатопическая (аналог атопической), в связи с:
		II. 1.1 - включением моноаминового механизма
		II. 1.2 - нарушением метаболизма арахидоновой кислоты
	II.	II. 1.3 - нарушением функций органов пищеварения
	Псевдо
		II.2 – Псевдоаллергическая (аналог неатопической), в
	аллергическая
		связи с:
		II.2.1 - нарушением активации комплемента
		II.2.2 - нарушением функций органов пищеварения

Диагноз и степень тяжести ХОБЛ (табл.4) устанавливали в соответствии с рекомендациями, изложенными в докладе рабочей группы

GOLD (Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, updated 2007).

При этом учитывались жалобы, анамнез, наличие внешних факторов риска (в частности курение), результаты общеклинического, лабораторного методов исследований, функции внешнего дыхания. В исследование включены больные начальной стадией ХОБЛ (ХОБЛ 1).

69