Klinický význam endotelovej dysfunkcie u detí s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou a bronchiálnou astmou

Bronchiálna astma (BA) je jedným z najčastejších detských ochorení. Epidemiologické štúdie posledných rokov naznačujú, že týmto ochorením trpí 5 až 10 % detí a toto číslo sa každým rokom zvyšuje. Vážne znepokojenie vyvoláva aj nárast úmrtnosti na bronchiálnu astmu a počet hospitalizácií v pediatrických zariadeniach. V posledných rokoch je endoteliálna dysfunkcia veľmi zaujímavá pre výskumníkov, ktorí študujú mechanizmy vzniku bronchiálnej astmy. Endotel je metabolicky aktívna, vysoko špecializovaná monovrstva buniek, ktoré vystieľajú všetky cievy ľudského tela. Endotelové bunky, špecificky reagujúce na rôzne molekulárne signály, vykonávajú rôzne funkcie vrátane transportu, bariéry, podieľajú sa na metabolizme extracelulárnej matrice, biosyntéze rôznych cytokínov, angiogenéze, regulujú procesy zrážania krvi, cievny tonus a imunitno-zápalové reakcie, podieľajú sa na produkcii a metabolizme oxidu dusnatého. Endotel sa podieľa na regulácii systémového a pľúcneho cievneho tonusu tvorbou a uvoľňovaním vazodilatačných a vazokonstrikčných látok, najmä endotelínu-1 a endotel-dependentného relaxačného faktora - oxidu dusnatého (NO). Dysfunkcia endotelu, ku ktorej dochádza pod vplyvom poškodzujúcich činiteľov (mechanických, infekčných, metabolických, imunitných komplexov atď.), prudko mení smer jeho endokrinnej aktivity na opačný: tvoria sa vazokonstriktory, endotelíny, koagulanty. Dysfunkcia endotelu narúša pomer medzi NO (antiagregačné činidlo, antikoagulant, vazodilatátor) a peroxynitrátom - metabolitom NO, čo zvyšuje hladinu oxidačného stresu, ktorý vedie k rôznym patofyziologickým reakciám. V poslednom desaťročí výskumníci zdôrazňujú škodlivý účinok prozápalových cytokínov (IL-1-β, TNF-a, IL-8 atď.) na cievny endotel, čím spúšťajú kaskádu procesov od lokálnej vazokonstrikcie a uvoľňovania rastových faktorov až po procesy remodelácie cievnej steny. V tejto súvislosti je obzvlášť zaujímavá otázka vzťahu medzi imunitno-zápalovou aktiváciou a stavom cievneho endotelu u pacientov s bronchiálnou astmou. Endotelová dysfunkcia sa považuje za jeden z možných patogenetických mechanizmov vzniku bronchiálnej astmy. Morfologicky majú pacienti s bronchiálnou astmou zväčšenie prierezu submukóznej vrstvy ciev, zvýšenie počtu ciev v stenách dýchacích ciest a zhrubnutie intimy. Podobné prvky remodelácie sa zisťujú už v detstve na pozadí mierneho priebehu bronchiálnej astmy.

Mechanizmy endotelovej dysfunkcie a vaskulárnej remodelácie v dýchacích cestách sú stále nedostatočne pochopené, čo slúžilo ako predpoklad pre našu štúdiu.

Cieľom práce bolo študovať funkciu endotelu u detí s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou a bronchiálnou astmou v období exacerbácie a remisie.

Celkovo bolo vyšetrených 147 chorých detí vo veku 1 – 17 rokov. Podľa nozologických foriem a závažnosti ochorenia boli deti rozdelené do skupín: pacienti s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou (skupina 1), intermitentnou bronchiálnou astmou (skupina 2), perzistujúcou bronchiálnou astmou mierneho stupňa (skupina 3), perzistujúcou bronchiálnou astmou strednej alebo ťažkej závažnosti (skupina 4) počas exacerbácie ochorenia (podskupiny 1A, 2A, 3A, 4A) a v období remisie (podskupiny 1B, 2B, 3B, 4B).

Hladina endotelínu-1 (ET-1) v krvi bola stanovená metódou enzýmovej imunoanalýzy s použitím štandardných činidiel od spoločnosti DRG (USA). NO v krvi bol stanovený hladinou konečných metabolitov (dusitany (NO2) / dusičnany (NO3)) kalorimetrickou metódou s použitím Griessových činidiel. Dopplerovská echokardiografia srdca a ciev bola vykonaná na ultrazvukovom prístroji AU 3 Partner od spoločnosti Esaote Biomedica (Taliansko) s meraním priemerného tlaku v pľúcnej artérii podľa Kitobataku. Kontrolnú skupinu tvorilo 13 prakticky zdravých detí rovnakého veku bez príznakov akýchkoľvek akútnych alebo chronických ochorení.

Štatistická analýza údajov bola vykonaná pomocou štatistických balíkov Excel pre Windows a Statistica 7.0 pre Windows.

Vzhľadom na nedostatok údajov o významnosti hladín ukazovateľov vybraných pre štúdiu u zdravých detí boli deti v kontrolnej skupine vyšetrené na stanovenie normatívnych parametrov.

Obdobie exacerbácie bronchiálnej astmy a recidivujúcej obštrukčnej bronchitídy bolo charakterizované poruchami pľúcnej ventilácie rôznej závažnosti. Ako je známe, poruchy ventilácie vedú k rozvoju alveolárnej hypoxie, ktorá nemôže neovplyvniť stav endotelovej funkcie.

Pri hodnotení parametrov počas obdobia exacerbácie sa hladina vazokonstrikčného faktora ET-1 významne zvýšila vo všetkých skupinách a bola najvyššia v skupine detí s ťažkou a stredne ťažkou bronchiálnou astmou (podskupina 4A). Priebeh ochorenia v podskupine 4A sa vyznačoval výraznými poruchami ventilácie obštrukčného typu, vedúcimi k alveolárnej hypoxii, ktorá je silným induktorom ET-1. Okrem indukčnej úlohy hypoxie sa táto skupina pacientov vyznačuje výraznými imunopatologickými reakciami, a to ako v intenzite, tak aj v trvaní priebehu, ktoré tiež prispievajú k väčšiemu uvoľňovaniu ET-1 cievnym endotelom.

Vykonaná analýza viacnásobných porovnaní Kruskal-Wallisovou metódou odhalila vysoko významné kritérium H (H = 38,02, p = 0,0001), ktoré dáva právo tvrdiť, že štatistické charakteristiky hladín ET-1 u pacientov rôznych podskupín počas obdobia exacerbácie sa od seba významne líšia a ich hladina závisí od príslušnosti pacienta k určitej podskupine. Keďže pacienti boli rozdelení do skupín podľa závažnosti ochorenia, môžeme hovoriť o existencii vzťahu medzi hladinou ET-1 a závažnosťou ochorenia.

V podskupine 1A bola teda endoteliálna dysfunkcia charakterizovaná miernym zvýšením hladín ET-1 a znížením hladín dusičnanov a dusitanov v krvi. U pacientov v podskupinách 2A a 3A (ľahká bronchiálna astma) na pozadí mierneho zvýšenia hladín ET-1 (0,1-0,13 ng/ml) došlo k spoľahlivému poklesu hladín dusitanov (4,44-4,64 μmol/l) v porovnaní s kontrolou a vyrovnaniu ukazovateľov metabolizmu NO v dôsledku relatívneho zvýšenia hladín dusičnanov (31,54-33,48 μmol/l). Túto nerovnováhu možno považovať za prognosticky nepriaznivú vzhľadom na to, že zvýšenie hladín dusičnanov je spojené so zvýšenou peroxidáciou lipidov, vysoko aktívnymi voľnými radikálmi a zvýšením aktivity indukovateľnej NO syntázy (iNOS) v hladkých svaloch a makrofágoch ciev. U pacientov v podskupine 4A s ťažkou bronchiálnou astmou bola nerovnováha ešte výraznejšia: na pozadí vysokej hladiny ET-1 (až do 0,2 ng/ml) sa zaznamenala výraznejšia inhibícia endotelovej NO syntázy (eNOS), ktorá sa prejavila poklesom hladiny dusitanov (6,19 μmol/l) a výraznou aktiváciou iNOS, čo malo za následok zvýšenie hladiny dusičnanov a celkových metabolitov NO v porovnaní s kontrolnou skupinou.

Na zistenie prítomnosti funkčného vzťahu medzi hladinou ET-1 a ukazovateľmi charakterizujúcimi priebeh chronických obštrukčných ochorení pľúc bol použitý postup viacnásobnej lineárnej regresie s postupným vylúčením nevýznamných premenných. Výsledkom analýzy bol matematický model:

ET-1 = -0,00368 + (0,0142 x trvanie ochorenia) + (0,00532 x PLA), kde R = 0,672; R2 = 0,525; dbf = 2; F = 8,408; p = 0,001.

Koeficient viacnásobnej regresie R odráža prítomnosť štatisticky významného vzťahu medzi hladinou ET-1 a nezávislými premennými (trvanie ochorenia), ako aj stredným tlakom v pľúcnej artérii (PLA). Zároveň koeficient determinácie R2 umožňuje konštatovať, že zvýšenie hladiny ET-1 o 52,5 % je spôsobené zmenou hladiny nezávislých premenných tejto rovnice, a to trvaním ochorenia (p = 0,008) a PLA (p = 0,022).

Pri hodnotení metabolizmu NO podľa jeho konečných metabolitov (dusitany, dusičnany) u detí v podskupinách možno konštatovať, že sa menil rôznymi smermi. U pacientov v podskupine 1A s exacerbáciou recidivujúcej obštrukčnej bronchitídy sa zaznamenal pokles hladiny metabolitov NO - dusitanov aj dusičnanov - čo naznačuje deficit endotelovej funkcie závislej od NO, s najvýraznejším poklesom hladiny dusitanov. V súčasnosti sa hladina dusitanov v krvi považuje za prediktor endotelovej aktivity eNOS. To naznačuje výraznú inhibíciu eNO syntetázy a slabú odpoveď iNO.

Počas obdobia remisie zostala hladina ET-1 vo všetkých skupinách mierne zvýšená v rozmedzí 0,05 – 0,15 ng/ml v porovnaní s kontrolnou skupinou a najviac zvýšená bola v podskupine 4B na 0,15 ng/ml. Takéto hladiny ET-1 naznačujú, že podskupina 4B si v porovnaní s ostatnými podskupinami zachováva najvyšší metabolizmus vazokonstrikčných faktorov (ET-1) v cievnom endoteli. To môže byť spôsobené tým, že pacienti s ťažkou bronchiálnou astmou si zachovávajú latentné obštrukčné zmeny vo funkcii vonkajšieho dýchania, alveolárnu hypoxiu, ktorá stimuluje najvyššie uvoľňovanie ET-1 endotelovými bunkami.

Vysoko významné Kruskal-Wallisovo kritérium H (H = 34,68, ^ = 0,0001), stanovené v dôsledku viacnásobného porovnania, dáva právo tvrdiť, že štatistické charakteristiky indikátorov ET-1 rôznych podskupín sa od seba významne líšia a ich úroveň závisí od príslušnosti pacienta k jednej alebo druhej skupine. Rovnako ako v období exacerbácie teda môžeme hovoriť o prítomnosti súvislosti medzi hladinou ET-1 a závažnosťou ochorenia.

Dodatočná analýza korelácie medzi hladinou ET-1 a ukazovateľmi priebehu chronických obštrukčných ochorení pľúc odhalila prítomnosť spoľahlivého priameho vzťahu medzi hladinou ET-1 a PLA (r = +0,38, p < 0,014) u pacientov v období remisie.

Metabolizmus NO sa v skúmaných skupinách správa odlišne. V skupine detí s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou (podskupina 1B) sa pozoruje zvýšenie hladiny dusitanov v krvi na 5,48 μmol/l, hoci zostávajú znížené v porovnaní s kontrolnou skupinou, a výrazné zvýšenie hladiny dusičnanov na 41,45 μmol/l, čo možno považovať za kompenzačnú reakciu na deficit endotelového NO. V skupinách detí s ľahkou bronchiálnou astmou sa pozoroval mierny nárast dusitanov na 5,6 – 6,45 μmol/l (čo je menej ako v kontrolnej skupine). Toto možno považovať za zvýšenie aktivity eNOS a ochranný účinok metabolitov NO. Najvýraznejšia nerovnováha v metabolizme NO bola zaznamenaná u detí podskupiny 4B, ktorá sa prejavila poklesom hladiny dusitanov v porovnaní s fázou exacerbácie a zvýšením hladiny dusičnanov. Tieto údaje môžu naznačovať výrazné potlačenie eNOS aj počas remisie a pretrvávajúcu patologickú aktivitu iNOS.

V dôsledku vykonaného výskumu možno vyvodiť nasledujúce závery.

U detí s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou a bronchiálnou astmou boli zistené zmeny hladín endotel-dependentných faktorov (metabolity ET-1 a NO) v závislosti od štádia a závažnosti ochorenia.

V akútnej fáze ochorenia sa u pacientov všetkých podskupín prejavili jednosmerné zmeny vo forme zvýšenia hladiny ET-1, pričom najvýraznejšie zmeny boli u pacientov s ťažkou a stredne ťažkou bronchiálnou astmou až do úrovne 0,2 ng/ml.

Bola preukázaná existencia funkčného vzťahu medzi hladinou ET-1 a ukazovateľmi charakterizujúcimi priebeh chronickej obštrukčnej choroby pľúc (trvanie ochorenia) a úrovňou priemerného tlaku v pľúcnej artérii u pacientov s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou a bronchiálnou astmou počas exacerbácie ochorenia.

Zmeny hladín metabolitov NO (dusitany, dusitany) mali viacsmerový charakter, a to vo forme pretrvávajúceho poklesu dusitanov vo fázach exacerbácie a remisie a zvýšenia hladiny dusičnanov, najmä pri ťažkej bronchiálnej astme.

U pacientov s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou a bronchiálnou astmou sa zistila prítomnosť endotelovej dysfunkcie, výraznejšia u pacientov v akútnom štádiu, ktorá sa prejavila vo forme vazokonstrikcie, zvýšenia priemernej PLA a hladiny ET-1, ktorého syntéza bola indukovaná hypoxiou a patoimunologickými reakciami. Zároveň nízka hladina metabolitu NO (dusitanov) je spojená s inhibíciou endotelovej NO syntetázy a zvýšenie hladiny nitrátov je spojené s produkciou patogénneho NO (indukovateľného NO), ktorý by mohol slúžiť ako faktor vedúci k deštrukcii endotelu a udržaniu patologického procesu v pľúcach.

V. V. Polyakov, prof. A. S. Senatorova. Klinický význam endotelovej dysfunkcie u detí s recidivujúcou obštrukčnou bronchitídou a bronchiálnou astmou // International Medical Journal č. 4 2012

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