CC BY
26
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УДК 616.248:615.825(616.233-002:616.155.35)+577.125.8
DOI: 10Л2737/шйс1е_58е18е1Ш1Ь54.28286598
РОЛЬ ЭОЗИНОФИЛЬНОГО КОМПОНЕНТА ВОСПАЛЕНИЯ БРОНХОВ И ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ В ФОРМИРОВАНИИ РЕАКЦИИ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ НА ФИЗИЧЕСКУЮ НАГРУЗКУ У БОЛЬНЫХ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ
А.Б.Пирогов1, Л.Г.Нахамчен1, А.Г.Приходько1, Ю.М.Перельман1, Е.А.Бородин2, С.В.Зиновьев2
1Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания», 675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22 2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Амурская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации,
675000, г. Благовещенск, ул. Горького, 95
РЕЗЮМЕ
Бронхоспазм в ответ на физическую нагрузку (БФН) у больных бронхиальной астмой (БА) ассоциирован с тяжестью и низким контролем заболевания, поддерживается активацией воспаления в дыхательных путях. Целью работы явилось изучение влияния эозинофильного компонента клеточного воспаления и уровня образования продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в бронхах больных БА при формировании реакции дыхательных путей в ответ на дозированную физическую нагрузку (ДФН). У 57 больных БА оценивали уровень контроля астмы по данным вопросника АСТ (Asthma Control Test), базовую вентиляционную функцию легких (ОФВ1), реакцию дыхательных путей (АОФВ1) на ДФН, содержание продуктов ПОЛ в конденсате выдыхаемого воздуха, клеточный состав, активность миелопероксидазы (МПО), цитоморфологические показатели индуцированной мокроты (ИМ). Группу контроля составили 20 практически здоровых лиц. По реакции дыхательных путей на ДФН больные БА были распределены в две группы: 1 группа - пациенты с БФН (n=24), 2 группа - больные с отрицательной реакцией дыхательных путей на ДФН (n=33). Установлено, что у больных с чрезмерной реакцией на ДФН содержание эозинофилов в составе ИМ (23,2±4,3%) превышало количество клеток у лиц, не имевших реакции на ДФН (16,1±2,9; р<0,001), и по отношению к контролю (0,1±0,08%; р<0,001). У пациентов с БФН отмечена тенденция к усилению активности
МПО и достоверно более значимая секреция фермента во внешнюю среду в сравнении с остальными лицами. Кроме того, у больных 1 группы в конденсате выдыхаемого воздуха был найден наиболее высокий уровень неокисленных липидов (Е206 нм) и их окисленных производных (Е233 нм, Е278 нм) по отношению к пациентам, не имевшим реакции на ДФН и здоровым лицам. У больных с положительной реакцией на ДФН найдена тесная корреляция между числом эозинофилов в ИМ и АСТ (r=-0,58; р=0,049), а также связь между базовой концентрацией Е206, Е233/Е206, Е278/Е206, индексом интенсивности цитолиза эозинофилов в ИМ и реакцией бронхов (АОФВ1) на дозированную физическую нагрузку (соответственно, r=-0,39, р<0,01; r=-0,46, р<0,01; r=-0,34, р<0,01; r=-0,83, р<0,01). Параметры эозинофильного компонента воспаления и ПОЛ можно рассматривать как биомаркеры формирования БФН у больных БА.
Ключевые слова: бронхиальная астма, гиперреактивность дыхательных путей, физическая нагрузка, эозинофильный компонент воспаления бронхов, пере-кисное окисление липидов.
SUMMARY
ROLE OF EOSINOPHILIC COMPONENT OF BRONCHIAL INFLAMMATION AND LIPID PEROXIDATION IN THE FORMATION OF AIRWAY RESPONSE TO EXERCISE LOAD IN PATIENTS WITH ASTHMA
A.B.Pirogov1, L.G.Nakhamchen1, A.G.Prikhodko1,
J.M.Perelman1, E.A.Borodin2, S.V.Zinov'ev2
1Far Eastern Scientific Center of Physiology and
Pathology of Respiration, 22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000, Russian Federation 2Amur State Medical Academy, 95 Gor'kogo Str., Blagoveshchensk, 675000, Russian Federation
Exercise-induced bronchoconstriction (EIB) in patients with asthma is associated with the severity and low control of the disease and supported with the activation of airway inflammation. The aim of the work was to study the influence of eosinophilic component of cellular inflammation and the level of formation of products of lipid peroxidation (LP) in bronchi of asthma patients at the formation of airway reaction in response to dosed exercise load (DEL). 57 asthma patients were assessed upon the level of asthma control by the ACT questionnaire (Asthma Control Test), baseline lung function (FEV1), airway response (AFEV1) to DEL, the contents of LP products in the exhaled breath condensate, the cellular composition, the activity of myeloperoxidase (MPO), cytomorphologic parameters of the induced sputum (IS). The group of control was consist of 20 healthy people. According to the airway response to DEL, asthma patients were divided into 2 groups: the 1st group included patients with EIB (n=24), the 2nd group had the patients with negative airway response to DEL (n=33). It was found out that in the patients with an excessive response to DEL the contents of eosinophils in IS (23.2±4.3%) was significantly higher than in people who did not have response to DEL (16.1±2.9; р<0.001) and in healthy people (0.1±0.08%; р<0.001). The patients with EIB had a tendency to increase the activity of MPO and had a more expressed secretion of enzymes in comparison with other patients. Besides, in the patients of the 1st group in the exhaled breath condensate there was found a higher level of un-oxidized lipids (Е206 nm) and their oxidized derivatives (Е233 nm, Е278 nm) in comparison with the patients who did not have a response to DEL and healthy people. In the patients with positive response to DEL there was found a close correlation between the number of eosinophils in IS and ACT (r=-0.58; р=0.049), as well as the correlation between the basic concentration of Е206, Е233/Е206, Е278/Е206, index of intensiveness of eosinophils cytolysis in IS and bronchial response (AFEV1) to DEL (r=-0.39, р<0.01; r=-0.46, р<0.01; r=-0.34, р<0.01; r=-0.83, р<0.01, respectively). The parameters of eosinophilic component of inflammation and LP can be viewed as biomarkers of EIB formation in asthma patients.
Key words: asthma, airway hyperresponsiveness, exercise load, eosinophilic component of bronchial inflammation, lipid peroxidation.
Бронхоспазм в ответ на физическую нагрузку (БФН) регистрируется у значительной части больных бронхиальной астмой (БА) и тесно связан с тяжестью и низким контролем заболевания [4, 23]. В основе его формирования лежит увеличение респираторных
тепло- и влагопотерь вследствие гипервентиляции, поддерживаемой в течение физической нагрузки [25]. Возникающая в результате избыточной влагопотери с поверхности слизистой гиперосмолярность жидкости, покрывающей дыхательные пути, индуцирует нарастание внутриклеточной концентрации ионов и С1 [23]. Пассивно следующий за С1 внутрь тучных клеток Са2+ вызывает их дегрануляцию и высвобождение про-воспалительных медиаторов и бронхоконстрикторов -гистамина, лейкотриенов и простагландинов [23].
Поддержание бронхообструкции происходит за счёт эскалации оксидативного стресса, образования активных форм кислорода (АФК) и галогенсодержащих реагентов - активных форм галогенов (АФГ), приводящих к необратимым изменениям биологически важных молекул - белков, липидов, нуклеиновых кислот - и разрушению биомембран [6, 7, 9, 12]. АФГ, в частности, ионизированная форма хлорноватистой кислоты (НОС1) - гипохлорит, наряду с АФК, способны модифицировать активность ядерного транскрипционного фактора ОТ-кВ с последующей стимуляцией экспрессии генов провоспалительных цитокинов [20]. Окислительное повреждение белков и гликопротеинов, реализуемое АФГ, модифицирует активность клеточных рецепторов и активирует окислительно-восстановительные и гидролитические ферменты [7]. В результате реакций окисления галогенидов развивается перекисное окисление липидов (ПОЛ) [7], ассоциированное с прогрессированием воспалительной экссудации и инфильтрации бронхиальной паренхимы [6]. Так, увеличение концентрации метаболитов ПОЛ в конденсате выдыхаемого воздуха и сыворотке крови у больных БА с осмотической гиперреактивностью дыхательных путей причастно к утяжелению бронхокон-стрикторной реакции на экзогенные стимулы и потере контроля над заболеванием [8].
Генераторами окислительных процессов, эффекторами воспаления и продуцентами миелопероксидазы (МПО) - катализатора образования АФГ и свободных радикалов - являются гранулярные лейкоциты: нейтро-филы и эозинофилы, принимающие непосредственное участие в центральных процессах патогенеза БА - воспаления и оксидативного стресса. Поскольку постнагрузочный бронхоспазм характеризуется эозинофильным типом воспаления, сопровождаясь гиперпродукцией эозинофилами дыхательных путей мощных бронхоконстрикторов - цистеиниловых лей-котриенов [1, 14], в проблеме исследования БФН у больных БА наибольший интерес представляют инфильтрирующие бронхи эозинофилы. Значение структурной организации эозинофильного звена воспаления бронхов, ферментативной функции эозинофилов, а также влияние оксидантной активности МПО и процессов липопероксидации в формировании патологической реакции дыхательных путей на физическую нагрузку мало исследованы.
Целью настоящей работы явилось изучение роли структурно-функционального профиля эозинофиль-ного компонента бронхиального воспаления и уровня
пероксидации в развитии у больных БА бронхоспазма в ответ на дозированную физическую нагрузку (ДФН).
Материалы и методы исследования
В исследовании приняли участие 57 больных, в возрасте от 22 до 55 лет (39,7±1,7 лет), обоего пола (36 женщин, 21 мужчин), с лёгким персистирующим, частично контролируемым и неконтролируемым течением БА в соответствии с GINA [17], и 20 практически здоровых лиц, вошедших в контрольную группу. Пациенты подписывали информированное согласие на участие в клиническом исследовании в соответствии с протоколом, одобренным локальным Комитетом по биомедицинской этике Дальневосточного научного центра физиологии и патологии дыхания.
Критериями включения пациентов в исследование служили: ОФВ1 более 75% должной величины, отсутствие острой респираторной инфекции в течение последних 4 недель, сопутствующей патологии других органов и систем, которая могла отрицательно повлиять на результаты обследования, отсутствие общих противопоказаний для проведения функциональных и лабораторных процедур. На момент включения в исследование пациенты принимали низкие и средние суточные дозы ингаляционных кортикостероидов (<1000 мкг в перерасчёте на бекламетазон) в виде монотерапии или в сочетании с длительно действующими Р2-агонистами и короткодействующие Р2-агонисты в режиме «по требованию» в течение предшествующих 4 недель.
Критерием включения здоровых лиц служило отсутствие острой респираторной инфекции за последние 4 недели, сопутствующей острой патологии других органов и систем, влияющей на результаты обследования, ни один из них не принимал каких-либо лекарственных препаратов в предыдущие 2 недели до предстоящего тестирования. Обследованные из этой группы имели нормальные значения вентиляционной функции лёгких: форсированная жизненная ёмкость лёгких (ФЖЕЛ) составила в среднем 102,1±1,08% от должной; объем форсированного выдоха за 1 сек (ОФВ1) - 103,4±2,58% от должного, отношение ОФВ/ЖЕЛ - 101,4±1,18% от должного.
Дизайн исследования включал клинико-анамнести-ческое тестирование больных с оценкой контроля над заболеванием по вопроснику Asthma Control Test (АСТ) (Quality Metric Inc., 2002), базовую оценку вентиляционной функции лёгких, проведение бронхопровока-ционной пробы путём выполнения дозированной физической нагрузки, сбор конденсата выдыхаемого воздуха (КВВ), получение индуцированной мокроты (ИМ). Во избежание влияния циркадных ритмов на результаты обследования все пациенты проходили тестирование в первую половину дня.
Спирометрия выполнялась на аппарате Easy on-PC (nddMedizintechnik AG, Швейцария) с последующей проверкой параметров кривой «поток-объем» форсированного выдоха на обратимый компонент обструкции (АОФВ1, % БЛ) путём ингаляции 200 мкг
сальбутамола.
С целью создания условий физиологического ги-перосмолярного состояния дыхательных путей и выявления постнагрузочного бронхоспазма выполнялось тестирование в острой пробе с дозированной физической нагрузкой [11, 18]. Нагрузка задавалась при помощи тредмила LE 200 CE, включённого в исследовательский комплекс для эргоспирометриче-ских исследований OxyconPro (VIASYS Healthcare, Германия). Режим нагрузки подбирался индивидуально для каждого пациента с учётом пола, возраста, роста и веса. Проба считалась положительной при уменьшении ОФВ1 (АОФВ1, % ДФН) после нагрузки на 10% и более от исходной величины на 1 и 10 минутах восстановительного периода [11, 18].
Сбор КВВ выполнялся при помощи аппарата ECo-Screen Turbo (VIASUS Healthcare GmbH, Германия), через одноразовый дыхательный контур, который позволял осуществлять вдох из окружающей атмосферы, а выдох - в устройство, конденсирующее пары выдыхаемого воздуха при температуре -20°C. Температура и относительная влажность окружающего воздуха регистрировались ежедневно перед исследованием, колебания значений показателей находились в пределах 24-25°С и 55-65%, соответственно. После окончания установленного для сбора КВВ времени колба с биологическим материалом немедленно извлекалась из аппарата, закрывалась крышкой. Жидкий конденсат изымался при помощи стерильного одноразового шприца, немедленно помещался в морозильную камеру при температуре -70°С, где хранился до проведения биохимических исследований.
В образцах КВВ исследовали содержание продуктов ПОЛ по ранее описанной методике [13, 24]. Степень липопероксидации оценивали по Е206 нм -неокисленным липидам, Е233 нм - сопряжённым диенам, Е278 нм - сопряжённым триенам и кетодиенам, выраженным в единицах оптической плотности, а также по соотношению оптической плотности диеновых конъюгатов к неокисленным липидам (Е233/Е206) и отношению оптической плотности сопряжённых триенов и кетодиенов к неокисленным липидам (Е278/Е206). Для работы спектрофотометра и хранения результатов измерения использовали программное обеспечение UV-VIS Analyst.
Сбор индуцированной мокроты осуществляли по стандартной методике [15]. Цитологическое исследование микропрепаратов ИМ проводили не позднее 2 часов после её получения при помощи светооптиче-ской иммерсионной микроскопии с подсчётом не менее 400 клеток в 100 полях зрения, в центральных и периферических частях мазка. Полученное количество эозинофилов выражали в процентах от общего количества подсчитанных клеток.
Активность МПО в эозинофилах ИМ выявляли по методу Грэхема-Кнолля [10] с докраской мазков после обработки бензидином и перекисью водорода водным раствором азура-2. Изображение цитохимических препаратов переводили в цифровую форму с помощью
цифровой видеокамеры ДСМ 510 с системой захвата изображения. Для цифровой обработки изображений клеток использовали компьютерные программы Image Tool и Optika Vision Pro (Италия), Mac Biophotonics Image S (США), с учётом полученных данных оптической плотности фермента рассчитывали средний цитохимический коэффициент (СЦК) МПО в пикселях. Определение степени и интенсивности процессов деструкции и цитолиза эозинофилов ИМ проводили по методу Л.А.Матвеевой [3] с выделением пяти классов деструкции клеток в зависимости от изменений структурной целостности клеточных элементов. Степень повреждения клеток вычисляли с помощью суммарного индекса деструкции клеток (ИДК). Индекс интенсивности цитолиза (ИЦ) рассчитывали как отношение наиболее разрушенных клеток к содержанию остальных повреждённых клеток. Расчёт производился по формулам:
ИДК = (n+n2+ n3+ n4) /100;
ИЦ = n4 / (n0+n1+n2+n3+n4); где 0, 1, 2, 3, 4 - номера классов деструкции; n0,npn2,n3,n4 - число клеток соответствующего класса.
Статистический анализ полученного материала проводился на основе стандартных методов вариацион-
Сравнительная клиническая :
ной статистики. Для определения достоверности различий использовали непарный критерий t (Стьюдента). С целью определения степени связи между двумя случайными величинами проводили корреляционный анализ, рассчитывали коэффициент корреляции (r). Для всех величин принимались во внимание уровни значимости (р) <0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Для того чтобы определить влияние структурно-функционального профиля эозинофильного компонента бронхиального воспаления во взаимосвязи с уровнем образования недоокисленных продуктов ПОЛ, был исследован клеточный состав ИМ и процессы ли-попероксидации в КВВ у больных с постнагрузочным бронхоспазмом (1 группа; 24 человека) и больных, не имевших реакции дыхательных путей на предложенный стимул (2 группа; 33 человека). На момент обследования пациенты сравниваемых групп достоверно не отличались по уровню контроля над заболеванием и базовой функции внешнего дыхания (табл. 1), однако у лиц 1 группы регистрировался достоверно выраженный прирост ОФВ1 в ответ на ингаляцию бронхоли-тика.
Таблица1
(ктеристика пациентов (М±т)
Показатели Больные с постнагрузочным бронхоспазмом Больные с отсутствием реакции на ДФН Р
Возраст, лет 40,6±2,8 39,3±1,8 0,69
АСТ, баллы 16,3±0,76 18,3±0,85 0,09
ОФВ1, % долж. 90,0±5,1 95,4±2,3 0,28
ОФВ/ЖЕЛ, % долж. 85,3±2,60 92,7±1,6 0,016
Д°фВр % дфн -21,1±4,6 -0,5±0,64 0,000001
ДОФВр % БЛ 19,6±4,02 6,5±1,97 0,002
Примечание: р - достоверность различий между группами больных БА.
При сравнении клеточной формулы ИМ оказалось, что процентное число эозинофилов у больных БА обеих исследованных групп было статистически достоверно выше, чем в контроле (0,1±0,08%), с преобладающей тенденцией к увеличению у пациентов с чрезмерной реакцией на ДФН (23,2±4,3, р<0,001 и 16,1±2,9%, р<0,001, соответственно).
Как известно, формирование БФН происходит на фоне вовлечения в процесс кондиционирования воздуха периферических дыхательных путей, обладающих наибольшим содержанием тучных клеток [23], коррелирующим с высокой концентрацией в слизистой оболочке эозинофилов и развитием бронхиальной гиперреактивности [16]. Тучные клетки продуцируют и секретируют ГЬ-5, PAF - фактор агрегации тромбоцитов и стимуляции секреции гистамина, ЦГВ4, вызывающий агрегацию и дегрануляцию нейтрофилов, а
также активацию лейкоцитов и миграцию нейтрофилов и эозинофилов в очаг воспаления [15]. При этом индуцируется высвобождение эозинофильного катионного протеина (ЕСР), который, в свою очередь, стимулирует тучноклеточный синтез, секрецию гистамина и проста-гландина D2 (PGD2), являющегося хемоаттрактантом для эозинофилов и ^2 лимфоцитов посредством связывания рецептора CRTH2 [16, 22]. Таким образом, в литературе эозинофилы рассматриваются не только как продуценты цитотоксичного ЕСР, разрушающего эпителий бронхов и регулирующего пролиферацию Т- и В-лимфоцитов [16], но и как клетки, обеспечивающие бронхоконстрикторные механизмы. К последним, прежде всего, относится хорошо изученный механизм синтеза эозинофилами цистениловых лейкотриенов (ЦГС4, ЦГО4 и ЦГЕ4) [1, 14], гиперпродукция которых зарегистрирована в дыхательных путях после физиче-
ской нагрузки у лиц с развитием постнагрузочного бронхоспазма [19]. Другим механизмом является инициация выработки бронхоконстрикторных медиаторов в результате взаимодействия с тучными клетками [16], насыщающими дыхательные пути дистальнее 12-го порядка (диаметром <1 мм), вовлекающимися в кондиционирование воздуха при возникновении БФН [25].
На рост провоспалительной и прооксидантной активности эозинофилов у пациентов с постнагрузочным бронхоспазмом указывала обнаруженная тенденция к увеличению по сравнению со здоровыми внутриклеточной плотности фермента, отражающая усиление синтеза и накопление пероксидазы в гранулах: СЦК МПО составил 103,0±10,6 и 84,8±4,1 пикселей, соответственно (р>0,05). У больных, не ответивших на стимул, СЦК МПО эозинофилов была более низкой -89,6±8,2 пикселей, практически не отличавшейся от группы контроля (р>0,05). С интенсификацией лизосо-мального синтеза и внутригранулярного депонирования МПО связаны процессы дегрануляции, деструкции и цитолиза эозинофилов, обеспечивающие персистен-цию воспаления и поддержание оксидативного стресса. Выброс фермента во внеклеточную среду направлен на встраивание МПО в оксидативный стресс и конвертацию оксидативного стресса в стресс галоге-нирующий.
Более высокие значения секреторной функциональной активности клеток, морфологически выраженные их деструкцией, обеспечивающей выброс МПО, наблюдались у больных 1 группы, ИДК в которой составил в среднем 0,46±0,03 по сравнению с 0,22±0,06 в
Базовые показатели перекисного окисления л
группе здоровых лиц (р<0,01). Деструктивные изменения эозинофилов ИМ пациентов 2 группы также превышали контрольные значения ИДК (в среднем 0,44±0,02, р<0,01). Обусловленный чрезмерной активацией ферментов лизосом цитолиз в большей мере, чем деструкция, ассоциируется с воздействием повреждающих факторов, приводящих к нарушению целостности клеточных мембран, изоляцией клетки от её окружения с последующим развитием или прогресси-рованием воспаления [6]. Следует отметить более активный цитолиз эозинофилов в обеих группах больных (ИЦ в 1 группе 0,31±0,03, р<0,001; во 2 группе 0,31±0,05, р<0,001) по сравнению с контролем (ИЦ в среднем 0,08±0,006).
Неоспоримым фактом является сопряжённость пе-роксидазной активности эозинофилов - синтеза и депонирования МПО, деструкции и цитолиза клеток, ассоциированных с оксидативным и галогенирующим стрессом - с параметрами интенсивности ПОЛ. Важнейшим источником свободных радикалов и индуктором ПОЛ среди продуктов пероксидазного катализа образования АФГ в ходе галогенирующего стресса служит НОС1 [7, 21].
Концентрация метаболитов ПОЛ в дыхательных путях больных БА, подвергшихся бронхопровокацион-ной пробе с ДФН, может служить объективным свидетельством различий в степени выраженности окислительных процессов и воспаления у лиц противоположными типами реакции бронхов на ДФН (табл. 2).
Таблица 2
дов в конденсате выдыхаемого воздуха (М±т)
Показатели Больные с постнагрузочным бронхоспазмом Больные с отсутствием реакции на ДФН Контрольная группа
Е206 нм 0,29±0,04 р=0,008 0,19±0,01 0,20±0,03
Е233нм 0,07±0,007*** 0,06±0,01*** 0,03±0,002
Е278нм 0,01±0,002** 0,02±0,005** 0,007±0,001
Е233/206 0,32±0,034* р=0,046 0,25±0,013 0,22±0,03
Е278/206 0,057±0,007 0,06±0,006 0,05±0,01
Примечание: р - достоверность различий между гр; нии с группой контроля.
Наряду с обнаруженными изменениями в ИМ у больных, активно реагировавших на ДФН, в КВВ был найден более высокий уровень неокисленных липидов и их окисленных производных. Базовая величина Е206 нм, отражающая содержание неокисленных липидов, у них была существенно выше, чем у больных с отсутствием реакции на ДФН и у здоровых лиц (табл. 2). Аналогичная тенденция была получена и для величины Е233 нм, отражающей содержание диеновых коньюга-
ши больных БА; * - достоверность различий в сравне-
тов в КВВ, а также индекса окисленности липидов (Е233/Е206) который оказался существенно выше по отношению к больным, не имевшим реакции на ДФН, и здоровым лицам. В ответ на бронхопровокационную пробу происходило увеличение этого показателя, тогда как у больных без БФН и у здоровых лиц наблюдалось отсутствие какой либо динамики Е233/Е206 и Е278/Е206 (рис.).
Больные с Больные с
гиперреактивностью отсутствием реакции
на ДФН * на ДФН
Рис. Изменение индексов окисленности липидов в конденсате выдыхаемого воздуха у больных БА до и после выполнения дозированной физической нагрузки.
Анализируя полученные данные, можно предположить, что у больных БА с постнагрузочным бронхо-спазмом в ряду метаболитов ПОЛ дыхательных путей ведущая роль в поддержании более высокого уровня оксидативного и галогенирующего стресса, чем у пациентов с отрицательной пробой ДФН, принадлежит диеновым конъюгатам. Если рассматривать аспект участия МПО и АФГ в процессах ПОЛ, то необходимо обратить внимание на свободнорадикальный механизм взаимодействия первичных АФГ с ненасыщенными связями ацильных цепей фосфолипидов, благодаря которому происходит образование диеновых конъюгатов и гидропероксидов [21]. Гидроперекиси липидов считаются традиционным индикатором ПОЛ в биологических системах. Роль инициирующего звена АФГ-индуцированного ПОЛ отводится реакции НОС1 с гидропероксидной группой, всегда содержащейся в том или ином количестве в ненасыщенном липиде в результате его естественного окисления, с образованием пероксильных радикалов, затем трансформирующихся в алкоксильные радикалы [7, 21]. Доказано, что МПО в присутствии своих субстратов (Н2О2 и С1-) разрушает активированный гидропероксид с образованием О-центрированных радикалов, идентифицированных как пероксильный и алкоксильный [7]. В случае с гидропе-роксидом жирной кислоты допущена возможность образования, помимо О-центрированных радикалов, некоторого количества синглетного кислорода [7]. Ин-гибиторный анализ, проведённый с использованием «ловушек» НОС1, перехватчиков свободных радикалов и ингибиторов МПО, показал, что разрушение гидро-пероксидной группы в присутствии изолированной МПО или активированных лейкоцитов обусловлено непосредственной работой фермента. Это позволило авторам сделать вывод о реально имеющем место зависимом от МПО НОС1-индуцированном ПОЛ [7]. Отсюда следует, что индукция ПОЛ, сопряжённая с интенсивным синтезом и секрецией в экстрацеллюлярное пространство эозинофильной пероксидазы, у астматиков с БФН соответствует современной концепции механизма возникновения избыточной бронхо-спастической реакции на основе активации оксидатив-
ного стресса, сопровождающегося гиперподукцией АФК, пероксинитрита, гипохлорита [6, 9, 12]. Более высокому уровню Е206, Е233 в КВВ и увеличению индекса Е233/Е206 для диеновых конъюгатов, отражающих мобилизацию процессов свободно- радикального окисления в бронхах, соответствовали наиболее значимые показатели количества эозинофилов, уровней синтеза МПО в азурофильных гранулах клеток и клеточной секреторной активности у больных с БФН.
Найденный у больных с БФН морфофункциональ-ный статус с превалированием эозинофильного звена воспаления в бронхах, МПО-зависимым катализом образования АФГ и инициации ПОЛ значимо влиял на степень контроля над заболеванием. У этих больных высокому содержанию эозинофилов в ИМ соответствовали более низкие баллы вопросника АСТ (г=-0,58, р=0,049). Кроме того, у них прослеживалась чёткая связь между реакцией бронхов (ДОФВ^ на ДФН и базовой концентрацией Е206 (г=-0,39, р<0,01), Е233/Е206 (г=-0,46, р<0,01), Е278/Е206 (г=-0,34, р<0,01), ИЦК эозинофилов в ИМ (г=-0,83, р<0,01).
Следовательно, активация эозинофильного компонента воспаления во взаимосвязи с показателями гиперпродукции неокисленных липидов, диеновых конъюгатов в дыхательных путях больных БА могут быть расценены как биомаркеры возможного развития патологической реакции бронхов в ответ на физическую нагрузку. Чем активнее вовлечение в воспалительную инфильтрацию бронхов популяции эозинофилов, чем интенсивнее генерация в дыхательных путях недоокисленных продуктов ПОЛ, тем более неблагоприятным для пациентов становится прогноз развития постнагрузочного бронхоспазма.
Выводы
1. У больных БА с постнагрузочным бронхоспаз-мом в воспалительном инфильтрате дыхательных путей активируется ферментативно-синтетическая и секреторная функция эозинофильного компонента на фоне роста количества популяции эозинофилов.
2. Постнагрузочный бронхоспазм сопровождается интенсификацией процессов образования недоокис-ленных продуктов ПОЛ в дыхательных путях у больных БА.
3. Структурно-функциональный профиль эозино-фильного компонента воспаления и уровень ПОЛ оказывают влияние на формирование реакции дыхательных путей в ответ на физическую нагрузку и маркируют возможность развития данного типа брон-хоконстрикции у больных БА.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант №14-25-00019).
ЛИТЕРАТУРА
1. Княжеская Н.П. Антагонисты лейкотриеновых рецепторов: новые представления о противовоспалительной терапии бронхиальной астмы // Атмосфера. Пульмонология и аллергология. 2007. №1. С.61-64.
2. Колосов В.П., Пирогов А.Б., Перельман Ю.М.,
Приходько А.Г., Мальцева Т.А., Семенова Г.В., Бородин Е.А., Колосов А.В. Возможности применения антилей-котриенового препарата монтелукаста в комплексной терапии больных бронхиальной астмой с холодовой гиперреактивностью бронхов // Клиническая медицина. 2015. №9. С.30-35.
3. Матвеева Л.А. Местная защита респираторного тракта у детей. Томск: изд-во Томского ун-та, 1993. 276 с.
4. Нахамчен Л. Г., Перельман Ю.М., Приходько А.Г., Ульянычев Н.В., Воропаева Р.В. Функциональная характеристика и клинические проявления реакции дыхательных путей на физическую нагрузку у больных бронхиальной астмой // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2016. Вып.61. С.8-15. doi: 10.12737/21433
5. Невзорова В.А., Пазыч С.А., Бархатова Д.А., Кудрявцева В.А. Роль процессов клеточной гибели в развитии воспаления при бронхиальной астме // Тихоокеанский медицинский журнал. 2006. №2. Р.54-58.
6. Никитина Л.Ю., Петровский Ф.И., Соодаева С.К. Оксидативный стресс и бронхоспазм, вызванный физической нагрузкой в спорте высоких достижений: существует ли взаимосвязь? // Пульмонология. 2012. №5. С.99-104.
7. Панасенко О.М., Горудко И.В., Соколов А.В. Хлорноватистая кислота как предшественник свободных радикалов в живых системах // Успехи биологической химии. 2013. Т.53. С.195-244.
8. Перельман Ю.М., Приходько А.Г., Бородин Е.А., Ушакова Е.В. Роль оксидативного стресса в реакции дыхательных путей на гипоосмолярный стимул у больных бронхиальной астмой // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2014. Вып.54. С.17-22.
9. Соодаева С.К., Климанов И.А. Нарушения окислительного метаболизма при заболеваниях респираторного тракта и современные подходы к антиоксидантной терапии // Атмосфера. Пульмонология и аллергология. 2009. №1. С.34-38.
10. Хейхоу Ф.Г.Дж., Кваглино Д. Гематологическая цитохимия: пер. с англ. / под ред. Н.С.Кисляк. М.: Медицина, 1983. 318 с.
11. ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2003. Vol. 167, №2. P.211-277.
12. Anderson S.D., Kippelen P. Airway injury as a mechanism for exercise-induced bronchoconstriction in elite athletes // J. Allergy Clin. Immunol. 2008. Vol.122, №2. Р.225-235.
13. Borodin E.A., Prikhodko A.G., Shtarberg M.A., Na-hamchen L.G., Afanasyeva E.Yu., Perelman J.M. Dynamics of lipid peroxidation in the exhaled breath condensate in healthy people // Der Pharma Chemica. 2016. Vol.8, №14. P. 169-173.
14. Barnes N. Effects of antileukotrienes in the treatment of asthma // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2000. Vol.161, №2(Pt.2). Р.73-76.
15. Bakakos P., Schleich F., Alchanatis M., Louis R.
Induced sputum in asthma: from bench to bedside // Curr. Med. Chem. 2011. Vol.18, №10. P.1415-1422..
16. Bystrom J., Kawa A., Bishop-Bailey D. Analysing the eosinophil cationic protein - a clue to the function of the eosinophil granulocyte // Respir. Res. 2011. Vol.12, №1. P.10. doi: 10.1186/1465-9921-12-10
17. Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (Updated 2016). URL: http://www.ginasthma.com.
18. Guidelines for methacholine and exercise challenge testing 1999. American Thoracic Society // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2000. Vol.161, №1. P.309-329.
19. Hallstrand T.S. New insights into pathogenesis of exercise-induced bronchoconstriction // Curr. Opin. Allergy Clin. Immunol. 2012. Vol.12, №1. P.42-48.
20. Jin Y.-S., Park K.-K., Park J.-Y., Kim M.J., Lee W.-L., Kim H.-Y., Lee H.-J., Park E.-K. Effects of exercise induced oxidative stress and antioxidant supplementation on NF-kB activation in peripheral mononuclear cells // Korean J. Sports Med. 2000. Vol.18, №2. P.261-270.
21. Kawai Y., Kiyokawa H., Kimura Y., Kato Y., Tsuchiya K., Terao J. Hypochlorous acid-derived modification of phospholipids: characterization of aminophospho-lipids as regulatory molecules for lipid peroxidation // Biochemistry. 2006. Vol.45, №47. P.14201-14211.
22. Luster A.D, Tager A.M. T-cell trafficking in asthma: lipid mediators grease the way // Nat. Rev. Immunol. 2004. Vol.4, №9. P.711-724.
23. Parsons J.P., Mastronarde J.G. Exercise-induced bronchoconstriction in athletes // Chest. 2005. Vol.128, №6. P.3966-3974.
24. Shtarberg M.A., Prikhodko A.G., Kolosov V.P., Perelman J.M. Modified noninvasive method of study of the oxidation of lipids of airways // Der Pharma Chemica. 2015. Vol.7, №11. P.186-192.
25. Weiler J.M., Anderson S.D., Randolph C. et al. Pathogenesis, prevalence, diagnosis, and management of exercise-induced bronchoconstriction: a practice parameter / // Ann. Allergy Asthma Immunol. 2010. Vol.105, №6. P.1-47.
REFERENCES
1. Knyazheskaya N.P. Leukotriene receptor antagonists, new ideas about anti-inflammatory asthma therapy. Atmosfera. Pul'monologiya i allergologiya 2007; 1:61-64 (in Russian).
2. Kolosov V.P., Pirogov A.B., Perel'man Yu.M., Prikhod'ko A.G., Mal'tseva T.A., Semenova G.V., Borodin E.A., Kolosov A.V. Possibilities for the use of the anti-leukotriene drug montelukast in combined therapy of patients with bronchial asthma and cold-induced bronchial hyperactivity. Klin. med. (Mosk.) 2015; 93(9):30-35 (in Russian).
3. Matveeva L.A. Local protection of the respiratory tract in children. Tomsk; 1993 (in Russian).
4. Nakhamchen L.G., Perelman J.M., Prikhodko A.G., Ul'yanychev N.V., Voropayeva R.V. Functional characteristic and clinic manifestations of airway response to exercise load in patients with asthma. Bûlleten' fiziologii i
patologii dyhania 2016; 61:8-15 (in Russian). doi: 10.12737/21433.
5. Nevzorova V.A., Pazych S.A., Barkhatova D.A., Kudryavtseva V. A. The role of process cell death in course of inflammation under bronchial asthma. Pacific Medical Journal 2006; 2:54-58 (in Russian).
6. Nikitina L.Yu., Petrovsky F.I., Soodaeva S.K. Oxidative stress and exercise-induced bronchoconstriction in elite athletes: does the interrelation exist? Pul'monologiya 2012; 5:99-104 (in Russian).
7. Panasenko O.M., Gorudko I.V., Sokolov A.V. Hypochlorous acid as a precursor of free radicals in living systems. Uspekhi biologicheskoy khimii 2013; 53:195-244 (in Russian).
8. Perelman J.M., Prikhodko A.G., Borodin E.A.,Ushakova E.V. The role of oxidative stress in airway response to hyposmolar stimulus in patients with bronchial asthma. Bülleten' fiziologii i patologii dyhania 2014; 54:17-22 (in Russian).
9. Soodaeva S.K., Klimanov I.A. Violations of oxida-tive metabolism in diseases of the respiratory tract and modern approaches to antioxidant therapy. Atmosfera. Pul'monologiya i allergologiya 2009; 1:34-38 (in Russian).
10. Hayhoe F.G.H., Quaglino D. Hematological cytochemistry. Moscow: Meditsina; 1983 (in Russian).
11. ATS/ACCP statement on cardiopulmonary exercise testing. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2003; 167(2):211-277.
12. Anderson S.D., Kippelen P. Airway injury as a mechanism for exercise-induced bronchoconstriction in elite athletes. J. Allergy Clin. Immunol. 2008; 122(2):225-235.
13. Borodin E.A., Prikhodko A.G., Shtarberg M.A., Na-hamchen L.G., Afanasyeva E.Yu., Perelman J.M. Dynamics of lipid peroxidation in the exhaled breath condensate in healthy people. Der Pharma Chemica 2016; 8(14): 169173.
14. Barnes N. Effects of antileukotrienes in the treatment of asthma. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2000; 161(2Pt.2):S73-76.
15. Bakakos P., Schleich F., Alchanatis M., Louis R. Induced sputum in asthma: from bench to bedside. Curr. Med. Chem. 2011; 18(10):1415-1422.
16. Bystrom J., Kawa A., Bishop-Bailey D. Analysing the eosinophil cationic protein - a clue to the function of the eosinophil granulocyte. Respir. Res. 2011; 12(1): 10. doi: 10.1186/1465-9921-12-10
17. Global Initiative for Asthma (GINA). Global strategy for asthma management and prevention (Updated 2016). Available at: www.ginasthma.com.
18. Guidelines for methacholine and exercise challenge testing 1999. American Thoracic Society. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2000; 161(1):309-329.
19. Hallstrand T.S. New insights into pathogenesis of exercise-induced bronchoconstriction. Curr. Opin. Allergy Clin. Immunol. 2012: 12(1):42-48.
20. Jin Y.-S., Park K.-K., Park J.-Y., Kim M.J., Lee W.-L., Kim H.-Y., Lee H.-J., Park E.-K. Effects of exercise induced oxidative stress and antioxidant supplementation on NF-kB activation in peripheral mononuclear cells. Korean J. Sports Med. 2000; 18(2):261-270.
21. Kawai Y., Kiyokawa H., Kimura Y., Kato Y., Tsuchiya K., Terao J. Hypochlorous acid-derived modification of phospholipids: characterization of aminophospho-lipids as regulatory molecules for lipid peroxidation. Biochemistry 2006; 45(47):14201-14211.
22. Luster A.D, Tager A.M. T-cell trafficking in asthma: lipid mediators grease the way. Nat. Rev. Immunol. 2004; 4(9):711-724.
23. Parsons J.P., Mastronarde J.G. Exercise-induced bronchoconstriction in athletes. Chest 2005; 128(6):3966-3974.
24. Shtarberg M.A., Prikhodko A.G., Kolosov V.P., Perelman J.M. Modified noninvasive method of study of the oxidation of lipids of airways. Der Pharma Chemica 2015; 7(11):186-192.
25. Weiler J.M., Anderson S.D., Randolph C., Bonini S., Craig T.J., Pearlman D.S., Rundell K.W., Silvers W.S., Storms W.W., Bernstein D.I., Blessing-Moore J., Cox L., Khan D.A., Lang D.M., Nicklas R.A., Oppenheimer J., Portnoy J.M., Schuller D.E., Spector S.L., Tilles S.A., Wallace D., Henderson W., Schwartz L., Kaufman D., Nsouli T., Shieken L., Rosario N. Pathogenesis, prevalence, diagnosis, and management of exercise-induced bronchocon-striction: a practice parameter. Ann. Allergy Asthma Immunol. 2010; 105(6):1-47.
Поступила 30.01.2017
Контактная информация Алексей Борисович Пирогов, кандидат медицинских наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории профилактики неспецифических заболеваний легких,
Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания,
675000, г. Благовещенск, ул. Калинина, 22.
E-mail: [email protected] Correspondence should be addressed to Aleksey B. Pirogov,
MD, PhD, Associate professor, Senior staff scientist of Laboratory ofProphylaxis of Non-Specific Lung Diseases, Far Eastern Scientific Center of Physiology and Pathology of Respiration, 22 Kalinina Str., Blagoveshchensk, 675000, Russian Federation.
E-mail: [email protected]
