CC BY
82
УДК 612.21/22:615.27:613.84
ОСОБЕННОСТИ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ ФУНКЦИИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И СОСТОЯНИЕМ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТЫ/ОКСИДАНТЫ У МОЛОДЫХ КУРИЛЬЩИКОВ
Е.В. Макарова1, В.А. Вахламов1, Г.Н. Варварина1, М.Л. Шония1, Н.В. Меньков1, Т.И. Соловьева2, Е.В. Архипова2, В.А. Ефремов3,
1ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия»,
2Научно-исследовательский институт прикладной и фундаментальной медицины Нижегородской государственной медицинской академии, 3ГБУЗ НО «Городская клиническая больница № 10 Канавинского района г. Нижнего Новгорода»
Макарова Екатерина Вадимовна - e-mail: [email protected]
Цель: изучить корреляционные связи между функцией внешнего дыхания (ШВА) и маркерами оксидативного стресса у молодых, практически здоровых курильщиков. Материал и методы: исследована интенсивность курения, ШВА, показатели перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активности антиоксидантных (АО) ферментов у 55 курящих и 30 некурящих студентов НижГМА Результаты: индекс курения у студентов составил 3 [2; 6] пачко/лет, количество сигарет в день -20 [12; 30]. Показатели ШВА не выходили за границы нормы, за исключением пиковой объемной скорости выдоха, которая была снижена у курящих девушек. У молодых курильщиков выявлен дисбаланс в системе оксиданты/антиоксиданты скомпенсаторным повышением АО активности (повышение активности супероксиддисмутазы, снижение максимальной интенсивности свечения I max и светосуммы S). У курящих студентов повышение активности АО ферментов ассоциировалось с более благоприятным профилем ШВА. Выводы: уже при небольшом стаже курения показана возможность формирования нарушений ШВА (прежде всего, у женщин), которые находятся в зависимости от баланса в системе оксиданты/антиоксиданты. Полученные данные свидетельствуют о наличии связи между вентиляционными нарушениями и активацией ПОЛ у молодых курильщиков.
Ключевые слова: табакокурение, функция внешнего дыхания, оксидативный стресс, перекисное окисление липидов, антиоксидантные ферменты.
Objective: to examine the relationship between pulmonary function test (PFT) and oxidative stress in young healthy smokers. Materials and methods: the smoking index, respiratory function, markers of lipid peroxidation (LPO) and activity of antioxidant (AO) enzymes were investigated in 55 smoking students and 30 non-smokers. Results. Smoking index amounted to 3[2;6] pack-years, number of cigarettes per day to 20[12;30]. The PFT was within the normal ranges, except for a peak expiratory flow, which was reduced in smokinggirls. Young smokers revealed animbalance inthe system ofoxidants/antioxidants with compensator/predominance of the AOactivity (increased activity of superoxide dismutase, reduced-maximal luminescence intensityl max and light-amount S). High activity of the AO enzymesin smoking students was associated with a more favorable profile of PFT. Conclusion. The violationof PFT (primarily foiwomen) depending on the balance of oxidants/antioxidants was observed even at small duration of smoking. The data obtained indicate the existence of a relationship between ventilation violations and oxidative stress in young healthy smokers.
Key words: smoking, pulmonary function tests, oxidative stress, lipid peroxidation, antioxidant enzymes.
Введение
Изучение влияния курения на организм человека имеет длинную историю. Еще в 1912 году L. Adler выявил связь курения с раком легкого [1]. Позднее Флетчер и его последователи установили корреляцию ожидаемой продолжительности жизни с продолжительностью табачной зависимости. Курение сигарет вызывает не только острое повреждение легочной ткани, но и является причиной развития и прогрессирования хронического воспалительного процесса [2, 3]. По данным литературы ингалируемый газовый компонент табачного дыма может содержать 1015 органических высокореактивных радикалов и около 4700 химических соединений [4, 2]. В настоящее время курение и свободно-радикальное окисление признаны ведущими
механизмами развития хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) и сердечно-сосудистой патологии [5]. Доказано, что курение сигарет сопряжено с нарастанием распространенности респираторных симптомов, расстройств легочной функции, ускоренным ежегодным снижением объема форсированного выдоха (ОФВ1) и повышенной смертностью от ХОБЛ [6, 7].
Особый научный интерес вызывает реакция системы оксиданты-антиоксиданты на ранних этапах табачной зависимости. Нами была предпринята попытка связать состояние перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность антиоксидантных ферментов с параметрами функции внешнего дыхания (ФВД) у молодых студентов-курильщиков.
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
Материал и методы
Работа выполнена на базе кафедры пропедевтики внутренних болезней Нижегородской государственной медицинской академии (НижГМА). В основной группе обследованы 55 студентов-курильщиков 1-3-х курсов лечебного и педиатрического факультетов НижГМА (возраст 19 [19; 20] лет; юношей - 30, девушек - 25). Контрольную группу составили 30 некурящих студентов-медиков, сопоставимых по возрасту и полу с основной группой (возраст 19,5 [19; 20] года; юношей - 18, девушек - 12). Наряду с общеклиническими методами анализировали возраст начала курения, стаж курения, количество выкуриваемых сигарет в день, проводили подсчет индекса курения (пачко/лет). У всех студентов также изучали параметры ФВД. При этом анализировались форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ-,), индекс Тиффно (ОФВ-,/ФЖЕЛ), пиковая объемная скорости (ПОС), максимальная объемная скорость на уровне 25%, 50% и 75% ФЖЕЛ - МОС25, МОС50, МОС75.
Интенсивность свободнорадикальных процессов определяли методом индуцированной хемилюминесценции с помощью биохемилюминометра БХЛ-07. Оценивали максимальную интенсивность свечения (I max) и светосумму S. Также изучали концентрацию малонового диальдегида (МДА) в плазме крови и активность супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы эритроцитов. Критериями интенсивности ПОЛ считали уровень Imax и МДА. Состояние антиок-сидантной защиты оценивалось по уровню СОД, каталазы и светосуммы S. Исследования ПОЛ и антиоксидантной (АО) активности проводились на базе Центральной научно-исследовательской лаборатории Научно-исследовательского института прикладной и фундаментальной медицины НижГМА.
Статистическая обработка выполнялась с помощью программы Statistica 7.0. Протяженные переменные представлены в зависимости от характера распределения в виде средней величины (M) и стандартного отклонения (SD) или в виде медианы (Me) и квартилей [0,25р; 0,75р]. При корреляционном анализе в зависимости от правильности распределения признака использовали критерий линейной корреляции Пирсона (r), ранговую корреляцию Спирмена (SR) или критерий Гамма. Для проведения одномоментного корреляционного анализа между большим количеством признаков проводилось построение таблиц из коэффициентов корреляции Пирсона.
Результаты и их обсуждение
1. Интенсивность курения и показатели функции внешнего дыхания.
Как видно из таблицы 1, стаж курения обследованных студентов был сравнительно небольшим, что отразилось на низких значениях индекса «пачко/лет» (3 [2; 6]). Однако количество выкуриваемых сигарет в день составило 20 [12; 30].
Клинические признаки бронхиальной обструкции у обследованных курящих студентов отсутствовали, спирометрических маркеров вентиляционных нарушений обструктивного типа (ОФВ^ФЖЕЛ<0,7) также не было. Как видно из таблицы 2, средние значения всех показателей ФВД у обследованных нами студентов находились в диапазоне нормы. Среднее значение ПОС оказалось
несколько снижено в группе курильщиков, причем разница с некурящими достигла уровня статистической тенденции (р=0,076).
При разделении обследованных по гендерному признаку было выявлено достоверное снижение ПОС у курящих девушек по сравнению с некурящими (78,67±14,05% и 91,00±16,06% соответственно; р=0,046). Таким образом, можно предположить, что у лиц женского пола признаки бронхиальной обструкции появляются раньше и уже при небольшом стаже курения. Полученные результаты полностью согласуются с данными литературы. Известно, что ХОБЛ у женщин характеризуется более коротким анамнезом и развивается при меньшем стаже курения [8].
Среди нарушений ФВД наиболее распространенным оказалось некоторое снижение ФЖЕЛ (у 52% курильщиков и 44% некурящих), хотя различия в частотах были статистически недостоверными (х2=0,26; р=0,61).
2. Состояние системы оксиданты/антиоксиданты.
Показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы представлены в таблице 3. В основной группе молодых курильщиков были выявлены маркеры активации антиоксидантной системы. Так, уровень СОД в группе курильщиков был достоверно более высоким, чем в контрольной группе некурящих студентов (р=0,000). Увеличение средних значений каталазы у курящих студентов находилось на уровне статистической тенденции (р=0,067) по сравнению с контролем. С другой стороны, у студентов-курильщиков выявлено достоверное снижение показателя максимальной интенсивности свечения I max, отражающего потенциальную способность биологических тканей к свободно-радикальному окислению (р=0,005), а также светосуммы S (р=0,032). Уровень МДА, маркера перекисного окисления липидов, в обеих группах оказался приблизительно одинаковым.
3. Корреляционные связи между параметрами ФВД и показателями оксидативного стресса у курящих студентов.
ТАБЛИЦА 1.
Характеристика интенсивности курения студентов-медиков
Показатель М±SD или Me [0,25р; 0,75р]
Возраст начала курения, лет 14±2,73
Стаж курения, лет 5,56±2,78
Количество выкуриваемых сигарет в день 20 [12; 30]
Индекс курения пачко/лет 3 [2; 6]
ТАБЛИЦА 2.
Основные спирометрические параметры у молодых курильщиков в основной и в контрольной группах
Показатель Основная группа (курильщики) Контрольная группа (некурящие) р
ФЖЕЛ, % от должного 80,52±13,66 79,06±12,71 0,731
ОФВ-[, % от должного 91,85±11,89 89,94±13,99 0,635
Тиффно, % 121 [118;121] 119 [119;119,75] 0,248
ПОС, % от должного 84,29±13,08 92,19±14,86 0,076
МОС25, % от должного 149,27±30,09 147,13±32,98 0,83
МОС50, % от должного 115,5±17,91 119,31±23,41 0,555
МОС75, % от должного 94,48±14,19 101,44±14,87 0,135
ТАБЛИЦА 3.
Сравнительная характеристика показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантных ферментов у студентов основной и контрольной групп
Показатель Основная группа (курильщики) Контрольная группа (некурящие) р
СОД, ед. акт./г Hb'H^ 585,6±259,05 280,32±130,98 0
Каталаза, ед. акт./г Hb'H^ 13,78±5,53 11,09±0,19 0,067
МДА, нмоль/л 1,09±0,3 1,01±0,19 0,421
I max, mv 23,58±2,19 27,97±5,77 0,005
S, mv 1,74±0,81 2,53±0,94 0,032
ТАБЛИЦА 4.
Корреляционные связи пиковой объемной скорости с состоянием системы оксиданты/антиоксиданты у курящих студентов
Показатель ФВД, коррелирующий с ПОС SR, Gamma, r; р
СОД SR=0,403; р=0,087
Каталаза r=-0,307; р=0,201
МДА SR=0,167; р=0,495
I max SR=-0,533; р=0,019
Светосумма S Gamma =-0,341; р=0,042
ТАБЛИЦА 5.
Корреляционные связи между показателями ФВД и ПОЛ в группе курящих студентов (коэффициент корреляции Пирсона г, р)
Показатель Тиффно МОС75 мос50 МОС25 ПОС
I max 0,015; р=0,951 -0,488; р=0,034 -0,479; р=0,038 -0,352; р=0,140 -0,464; р=0,045
S -0,643; р=0,003 -0,377; р=0,111 -0,749; р=0,000 -0,619; р=0,005 0,057; р=0,818
У курящих студентов были проанализированы взаимосвязи между параметрами ФВД и состоянием оксидант-ной/антиоксидантной системы. ФЖЕЛ и ОФВ-, не коррелировали с показателями ПОЛ или активностью АО ферментов. Наибольшее влияние оксидативный стресс оказывал на ПОС. Как видно из таблицы 4, низкие значения ПОС сопровождались высокой активностью ПОЛ, определяемой с помощью показателя Imax (SR=-0,533; р=0,019). Кроме того, повышение ПОС ассоциировалось со снижением светосуммы S, что отражало высокую антиоксидант-ную защиту (Gamma =-0,341; р=0,042).
При построении матриц коэффициентов корреляции были установлены статистически значимые отрицательные корреляции I max с МОС50, МОС75 и ПОС, а также светосуммы S, находящейся в обратной зависимости от АО активности, с индексом Тиффно, МОС25 и МОС50 (см. табл. 5). Достоверных корреляций ФВД с маркером перекисного окисления липидов - МДА, и с ферментами антиоксидант-ной системы (СОД, каталаза) не было выявлено.
Воздействие ирритантов табачного дыма с последующей активацией макрофагов, нейтрофилов, эпителиальных и других клеток приводит к продукции свободных радикалов, в первую очередь, супероксидного аниона и гидрок-сильного радикала. Кислородные радикалы усиливают повреждение эпителия верхних и нижних дыхательных путей, вызывая отек слизистой бронхов, мукоцилиарную дисфункцию, повышение холинергического тонуса и гиперреактивности бронхов, что создает обратимый компонент бронхиальной обструкции. Вследствие ремодели-рования легочной ткани формируется необратимая брон-
хиальная обструкция, характерная для больных ХОБЛ [9]. Известно, что существует прямая зависимость между числом выкуренных сигарет и скоростью снижения ОФВ1 [10]. В исследовании NHANES ограничение скорости воздушного потока было зарегистрировано у 14,2% курящих мужчин, у 6,9% бывших курильщиков и только у 3,3% никогда не куривших. Среди женщин эти показатели составляли 13,6%, 6,8% и 3,1% соответственно [11].
С другой стороны, под влиянием курения и оксидатив-ного стресса усиливается синтез эндогенных антиоксидан-тов (СОД, каталаза, глутатионпероксидаза и другие), которые нейтрализуют оксидативные реакции. Выявленные нами повышение СОД, снижение светосуммы S и интенсивности свечения Imax являются отражением этих процессов у курильщиков с небольшим стажем. Установленные корреляции между маркерами ПОЛ/АО активности (I max и S) и скоростными параметрами форсированного выдоха свидетельствуют об участии системы оксиданты/антиок-сиданты в генезе функциональных вентиляционных нарушений уже на ранних этапах курения. При этом хорошая АО защита ассоциируется с более высокими значениями индекса Тиффно, ПОС, МОС25, МОС50, МОС75.
Можно ожидать, что в дальнейшем при длительном воздействии табачного дыма происходит истощение АО защиты и развитие оксидативного стресса, при котором респираторный тракт подвергается структурным и функциональным изменениям, характерным для ХОБЛ.
Выводы
Таким образом, уже при небольшом стаже курения показана возможность формирования внешнего дыхания (прежде всего у женщин), которое находится в зависимости от баланса в системе оксиданты/антиоксиданты. Хорошая антиоксидантная защита ассоциируется с более благоприятным профилем функции внешнего дыхания. Полученные данные свидетельствуют о наличии связи между вентиляционными нарушениями и активацией перекисного окисления липидов у молодых, относительно здоровых курильщиков.
литература
1. Adler L. Primary malignant growth of the lungs and bronchi. NewYork: Longmans-Green, 1912.
2. Чучалин А.Г. Табакокурение и болезни органов дыхания. РМЖ. 2008. Т. 16. № 22. С. 1477-1481.
Chuchalin A.G. Tabacokurenieibolezniorganovdychaniya. RMJ. 2008. T. 16. № 22. S. 1477-1481.
3. Чучалин А.Г., Авдеев С.Н., Айсанов З.Р. и др. Федеральные клиничекие рекомендации по диагностике и лечению хронической обструктивной болезни легких. Пульмонология. 2014. № 3. С. 15-54.
Chuchalin A.G., AvdeevS.N., AysanovS.R. i dr. Federal'nyeclinicheskiyereko mendaziipodiagnostikeilecheniyuchronicheskoyobstructivnoyboleznilegkich. Pulmonologiya. 2014. № 3. S. 15-54.
4. Соодаева С.К. Роль свободнорадикального окисления в патогенезе ХОБЛ. Атмосфера. 2002. № 1 (4). С. 24-25.
Soodaeva S.K. Rol'svobodnoradikal'nogookisleniyavpathogeneseCHOBL. Atmosphera. 2002. № 1 (4). S. 24-25.
5. Бова А.А., Лапицкий Д.В. Современные подходы к диагностике и лечению ишемической болезни сердца у больных хронической обструктивной болезнью легких. Медицинские новости. 2007. № 9. С. 7-14.
Bova D.V., Lapizkiy D.V. Sovremennyepodchodykdiagnostikeilecheniyuishe micheskoybolezniserdzaubolnychchronicheskoyobstructivnoybolezn'yulegich. Medizinskiyenovosti. 2007. № 9. S. 7-14.
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
6. Глобальная стратегия диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких (пересмотр 2011 г.)/Пер. с англ. под ред. А.С. Белевского. М.: Российское респираторное общество, 2012. 80 с.
Global initiative for chronic obstructive lung disease (revised 2011) / Per. s angl. pod red. A.S. Belevskogo. M.: Rossiyskoye respiratornoye obshchestvo, 2012. 80 s.
7. Kohansal R., Agusti P.A., Buist A.S. et al. Thenaturalhistoryofchronicairflow obstruction revisited: an analysis of the Framingham offspring cohort. Am J Respir Crit Care Med. 2009.Vol. 180. P. 3-10.
8. Цветкова О.А., Мустафина М.Х. Хроническая обструктивная болезнь легких у женщин. Пульмонология. 2010. № 1. С. 111-118.
Zvetkova O.A., Mustafina M.Ch. Chronicheskayaobstructivnayabolezn'legki chuzhenshchin. Pulmonologiya. 2010. № 1. S. 111-118.
9. Хроническая обструктивная болезнь легких / Под ред. А.Г. Чучалина. М.: Атмосфера, 2008. 568 с.
Chronicheskayaobstructivnayabolezn'legkich/Podred. A.G. Chuchalina. M.: Atmosphera, 2008. 568 s.
10. Антонов Н.С., Сахарова Г.М. Хроническая обструктивная болезнь легких у курящих: ранняя стадия болезни. Терапевтический архив. 2009. № 3. С. 82-84.
Antonov N.S., Sachаrova G.M. Chronicheskayaobstructivnayabolezn' legkichukuryaschich: rannyayastadiyabolezni. Terapevticheskiy archiv. 2009. № 3. S. 82-84.
11. Колосов В.П., Трофимова А.Ю., Нарышкина С.В. Качество жизни больных хронической обструктивной болезнью легких. Благовещенск. 2011. 132 с.
Kolosov V.P., Trophimova A.Yu., Naryshkina S.V. Kachestvozhizn ibolnychobstruktivnoyboleznyulegkich. Blagoveshchensk. 2011. 132 s.
E3
