CC BY
57
Юренко А.В., к.м.н., младший научный сотрудник лаборатории восстановительного лечения, врач-терапевт клинического подразделения Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательского института медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73-г, e-male: yurenko_alla@mail.ru; тел. раб.(423)278-82-05;
Минеева Е.Е., к.м.н., научный сотрудник лаборатории восстановительного лечения врач функциональной диагностики, врач-пульмонолог клинического подразделения Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательского института медицинской климатологии и восстановительного лечения, 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73-г, тел. раб.(423)278-82-05.
© Бочарова Н.В., Новгородцева Т.П., 2017 г doi: 10/5281/zenodo.835308
Удк 616.24: 611-018.74
Н.В. Бочарова, Т.П. Новгородцева
уровень метаболитов оксида азота в крови пациентов с хроническими заболеваниями органов дыхания
Владивостокский филиал ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» -Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, г. Владивосток
Изучен уровень метаболитов оксида азота в крови пациентов с бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и их сочетанной патологией. Установлено, что при БА, ХОБЛ и их сочетанном течении повышение содержание оксида азота происходит в равной степени и пропорционально уровню тяжести заболевания. Полученные данные свидетельствуют о едином принципе регуляции нитроксидергической системы при развитии хронических заболеваний респираторной системы.
Ключевые слова: оксид азота, бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких, перекрестный синдром БА/ХОБЛ.
Для корреспонденции: Бочарова Наталия Владимировна, e-mail: Natellav@inbox.ru
N.V. Bocharova, T.P. Novgorodtseva
LEVEL NITRIC oXIDE METABoLITES IN THE BLooD of PATIENTS
with chronic respiratory diseases
Vladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of Physiology of Respiration - Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment, Vladivostok, Russia
The level of nitric oxide metabolites in the blood of patients with bronchial asthma, chronic obstructive pulmonary disease and their associated pathology was studied. It has been established that in BA, COPD and their combined course, the increase in the content of nitric oxide occurs equally and in proportion to the severity of the disease. The obtained data testify to the uniform principle of regulation of the nitroxidergic system in the development of chronic diseases of the respiratory system.
Keywords: nitric oxide, bronchial asthma, chronic obstructive pulmonary disease, asthma-COPD overlap syndrome.
For correspondence: Bocharova N.V., e-mail: NatellaV@inbox.ru
Conflict of interests. The authors are declaring absence Financing. The study had no sponsor support.
Нитроксидэргическая система является важным звеном, участвующим в регуляторных механизмах иммунометаболического ответа клетки и опосредующим интенсивность воспалительных процессов [4, 15]. Поступление сигнала из внешней и внутренней среды организма сопряжено с активацией ферментов
of conflict of interests.
нитроксигеназной системы, быстрой генерацией мощного ауто- и паракринного медиатора - оксида азота, выполняющего функцию сигнальной молекулы и регулятора прооксидантных, антиоксидантных, иммунных процессов. Доказана роль нарушения функции нитроксидэргической системы в механизмах развития
респираторного дистресс-синдрома. Появляется все больше данных о способности N0 оказывать влияние на иммунную систему и воспалительный ответ. Оксид азота угнетает активность ТЫ-клеток и таким образом способствует развитию ТЪ2-ответа, является мощным активатором хемотаксиса эозинофилов и нейтрофи-лов, угнетает апоптоз этих важнейших эффекторов атопического воспаления [7, 11].
Оксид азота играет ключевую роль практически во всех биологических процессах респираторной системы и участвует в патофизиологии многих заболеваний органов дыхания. Молекула оксида азота может вызывать как положительный, так и отрицательный эффект в функционировании органов дыхания. Многие исследования показали, что N0 проявляет защитное действие на дыхательные пути человека через расслабление гладких мышц бронхов, ослабление гиперчувствительности дыхательных путей к стимулам бронхоконстрикторов, оказывая непосредственное бактерицидное действие и цитотоксичность на опухолевые клетки. При этом также наблюдаются побочные эффекты N0, такие как вазодилатация бронхиального кровообращения, увеличение секреции в слизистой дыхательных путей, активация провоспалительных медиаторов, предрасполагающих к развитию гиперреактивности дыхательных путей. Оксид азота представляет собой высоко реактивную молекулу (свободный радикал) и может проявлять окислительные свойства как непосредственно, так и через образование перокси-нитрита [4, 5, 10, 14, 15].
В клинической практике широко применяется оценка содержания N0 в выдыхаемом воздухе при различных хронических воспалительных заболеваниях органов дыхания [9]. На основании этих данных определяется степень тяжести процесса и эффективность лечебных мероприятий. Наиболее широкое применение данный метод получил при диагностике бронхиальной астмы. При хронической обструктивной болезни легких исследование N0 в качестве диагностического критерия ограничено, поскольку в выдыхаемом воздухе пациентов с ХОБЛ отмечается незначительное повышение оксида азота и не наблюдается достоверной корреляции со степенью тяжести патологического процесса [17].
Стоит отметить, что исследования содержания оксида азота в выдыхаемом воздухе в наибольшей степени отражают только функциональные изменения на уровне местной реакции органов дыхания [2]. В литературе практически не представлены данные о содержании N0 в крови пациентов с бронхолегоч-ными заболеваниями, отражающие его системный уровень в организме.
Целью исследования явилось установление особенностей системного уровня N0 при хронических заболеваниях органов дыхания.
Материалы и методы. Обследовано 260 человек. Группу больных с бронхиальной астмой (группа БА) составили 159 человек, среди которых 35 были с контролируемой бронхиальной астмой (группа БА 1), 103 - с частично контролируемой (группа БА 2) и 21 человек с неконтролируемым течением бронхиальной астмы (группа БА 3). Пациентов с ХОБЛ было обследовано 46 человек (группа ХОБЛ) из них 26 человек с ХОБЛ I спирометрического класса стабильного течения (группа ХОБЛ 1), 37 - ХОБЛ II спирометрического класса стабильного течения (группа ХОБЛ 2) и 22 - ХОБЛ III спирометрического класса стабильного течения (ХОБЛ 3). Пациенты с перекрестным синдромом БА / ХОБЛ (16 человек, группа БА 2+ ХОБЛ 2) имели в анамнезе частично контролируемую БА в сочетании с ХОБЛ II спирометрического класса стабильного течения. Группу контроля составили 45 условно здоровых человек.
Диагностику БА осуществляли согласно Глобальной стратегии лечения и профилактики бронхиальной астмы (GINA-2015); ХОБЛ - согласно Федеральным клиническим рекомендациям по диагностике и лечению хронической обструктивной болезни легких (2014) и GOLD (2014). Из исследования были исключены пациенты с обострением основного заболевания бронхолегочной системы, артериальной гипертензией III стадии, нестабильной стенокардией, стенокардией напряжения III и IV функциональных классов, сахарным диабетом, печеночной и почечной недостаточностью II, III и IV функциональных классов, нарушением мозгового кровообращения. Группы были сопоставимы по возрасту (средний возраст - 46,5±4,8 года). Все исследования были проведены с учетом требований Хельсинской декларации «Рекомендации для врачей по биомедицинским исследованиям на людях» (2013). Исследование было одобрено этическим комитетом Владивостокского филиала ДНЦ ФПД - НИИМКВЛ.
Уровень метаболитов оксида азота определяли в сыворотке крови. Забор крови у обследуемых лиц производился утром натощак. Суммарную концентрацию метаболитов NO определяли фотометрическим методом. В качестве восстановителя нитратов в нитриты использовали порошок кадмия, с последующей колометрической детекцией нитрата, образовавшего окрашенный продукт в результате реакции Грисса, с определением абсорбции при длине волны 546 нм [13, 16].
Для анализа полученных данных использовали прикладную программу «Statist^a», версия 6,1 (серия 1203С для Windows). Результаты статистической обработки представляли в виде медианы, верхнего и нижнего квартилей. Статистическую значимость различий между группами оценивали с помощью критерия Манна-Уитни.
Результаты. Оценка содержания оксида азота в сыворотки крови пациентов с бронхиальной астмой показала, что при контролируемом течении уровень метаболитов N0 не имеет статистически значимых различий с группой контроля, при частично контролируемом течении отмечается увеличение показателя в 1,4 раза (р < 0,01) (табл.). При неконтролируемом течение бронхиальной астмы содержание в крови N0 возрастает в два раза в сравнении с группой контроля. Закономерное увеличение содержания оксида азота в крови у пациентов с бронхиальной астмой согласуется с данными о повышении активности воспаления в дыхательных путях при утяжелении атопического процесса.
Таблица
Содержание оксида азота в крови здоровых и больных лиц с хроническими заболеваниями органов дыхания, мкМ/л
Ol 1= Группы Me (X25;X75)
1. Контрольная 6,9 (4;8,2)
2. БА 1 8,05 (5,4; 14,1)
3. БА 2 9,4 (6,1; 14,4) **
4. БА 3 13,3 (6,7; 20,6) **
5. ХОБЛ 1 8,4 (7,3; 10,5)
6. ХОБЛ 2 9,4 (7,9; 14,6) *
7. ХОБЛ 3 13,5 (8,8; 15,5) ***
8. БА 2+ХОБЛ 2 9,8 (8; 13,2) *
Примечание: р - статистическая значимость различий относительно контрольной группы; * - р < 0,05; ** - р < 0,01; *** - р < 0,001
У больных ХОБЛ выявлено увеличение уровня оксида азота в 1,2 раза в сравнении с контрольной группой. С увеличением степени тяжести ХОБЛ наблюдается возрастание содержания N0 с 8,4 мкМ/л в группе ХОБЛ 1, до 9,4 мкМ/л в группе ХОБЛ 2 и до 13,5 мкМ/л в группе ХОБЛ 3. Статистически значимое повышение количества оксида азота в крови при ХОБЛ относительно группы контроля отмечается только при ХОБЛ II и III спирометрического класса стабильного течения соответственно в 1,4 и 2 раза (р < 0,001).
В группе с перекрестным синдромом БА/ХОБЛ выявлено увеличение содержания оксида азота в крови больных в 1,4 раза (р < 0,001) в сравнении с группой контроля. При этом статистически значимых различий между группой больных с сочетанной патологией и группами БА 2 и ХОБЛ 2 не отмечено. Полученные результаты указывают на то, что комор-бидное течение патологии не влияет на изменение уровня N0 в крови, что может свидетельствовать о едином принципе регуляции нитроксидергической системы при бронхиальной астме и хронической об-структивной болезни легких.
Обобщая полученные результаты, можно заключить, что при БА, ХОБЛ и их сочетанном течении значительно повышается количество оксида азота в
крови примерно в равной степени, причем уровень N0 растет пропорционально их степени тяжести.
Обсуждение. Исследования, посвященные изучению механизмов прогрессирования воспаления в респираторном тракте, демонстрируют активное участие молекул оксида азота и его метаболитов в развитии многих заболеваний органов дыхания [3, 4, 14, 15].
По результатам наших исследований установлено, что при ХОБЛ и БА происходит увеличение концентрации метаболитов N0 в крови в равной степени и пропорционально уровню тяжести заболевания. Однако, известно, что концентрация оксид азота в выдыхаемом воздухе значительно повышается при бронхиальной астме, но не в случае с ХОБЛ [5, 9, 12, 15]. Данный факт объясняется тем, что при ХОБЛ происходит накопление токсичных свободных радикалов, предположительно из-за воздействия табачного дыма. Высокие концентрации оксид азота взаимодействуя в эпителиальных клетках бронхов с супероксидом образуют сильнейший прооксидант - пероксини-трит, при этом в выдыхаемом воздухе концентрация метаболитов N0 снижается [6, 10, 14]. В свою очередь, высокое содержание пероксинетрита ведет к активации перекисного окисления липидов клеточных мембран, расширению и углублению имеющегося воспаления дыхательных путей за счет увеличения сосудистой проницаемости, появления воспалительного отека [12]. Таким образом, повышенное содержание оксида азота в крови и высокий уровень окси-лительного стресса, вызванный активными формами азота, играет важную роль в патогенезе заболеваний респираторной системы в особенности ХОБЛ.
Хроническая обструктивная болезнь легких и бронхиальная астма являются двумя основными, наиболее распространенными, хроническими воспалительными заболеваниями дыхательных путей, сопровождающимися ограничением воздушного потока. Существует риск присоединения ХОБЛ у больных с бронхиальной астмой в возрасте после 40 лет [7]. Клиническая картина и ответ на терапию у пациентов с коморбидным течением БА и ХОБЛ могут отличаться от тех, которые имеются только при ХОБЛ или только при БА [1, 8, 9, 11]. По результатам наших исследований сочетанная патология сопровождается увеличением оксида азота в крови пациентов, сопоставимо с таковым у пациентов с «чистой» патологией БА или ХОБЛ.
На основании проведенных исследований можно заключить, что хронические воспалительные заболевания органов дыхания сопровождаются увеличением количества оксида азота на системном уровне. С увеличением тяжести заболевания количество N0 в крови возрастает. Коморбидное течение увеличивало уровень оксида азота в той же степени, что и самостоятельное течение БА и ХОБЛ, не оказывая дополнительной нагрузки на N0-синтазную систему.
Данный факт дает основание предполагать о единых путях регуляции нитроксидергической системы на системном уровне при развитии хронических воспалительных заболеваний респираторной системы.
Таким образом, значение нитроксидергической системы в развитии заболеваний органов дыхания является ключевым, охватывающим системное воздействие на многие физиологические процессы организма включая воспаление и окислительный стресс. Коррекция выработки оксида азота может быть использована для целенаправленного воздействия на воспалительную реакцию организма и предупреждение прогрессирования заболеваний.
Выводы
1. Бронхиальная астма и хроническая обструк-тивная болезнь легких сопровождаются увеличением количества оксида азота на системном уровне, с усилением тяжести заболевания уровень NO в крови возрастает.
2. При сочетанном течении бронхиальной астмы и хронической обструктивной болезни легких, количество оксида азота в крови возрастает в той же степени что и при «чистой» патологии БА и ХОБЛ.
3. Общий вектор изменений уровня оксида азота в крови при различных заболеваниях бронхоле-гочной системы может свидетельствовать о едином принципе регуляции нитроксидергической системы при развитии хронических заболеваний респираторной системы.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование проводилось без привлечения спонсорских средств.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Белоглазов В.А., Попенко Ю.О., Гордиенко А.И. Эффективность применения селективного ингибитора фосфодиэстеразы-4 в комплексной терапии больных с перекрестным синдромом бронхиальная астма /хроническая обструктивная болезнь легких // Пульмонология. 2015; 3(25): 327-332.
Beloglazov V.A., Popenko Yu.O., Gordienko A.I. Efficacy of a selective phosphodiesterase-4 inhibitor in patients with asthma/COPD overlap syndrome. Pul'monologya. 2015; 3(25): 327-332. (In Russ.)
2. Дзускаева З.О., Еналдиева Р.В., Амбалова С.А., Антониади И.В., Айдарова В.А. Особенности синтеза оксида азота у больных бронхиальной астмой и хронической обструктивной болезнью лёгких. Кубанский науч. мед. вестник. 2015; (3): 27-31.
Dzuskaeva Z.O., Yenaldieva R.V., Ambalova S.A., Antoniadi I.V., Aydarova V.A. Features of the synthesis of nitric oxide in patients with bronchional asthma and chronic obstructive pulmonary disease. Kubanskij nauch. med. vestnik. 2015; (3):27-31. (In Russ.)
3. Лев Н.С. Патогенетическая роль оксида азота при бронхиальной астме // Рос. вест. перинатол. и педиатр. 2000. 4: 48-51.
Lev N.S. Pathogenetic role of nitric oxide in bronchial asthma. Ros. vest. perinatal i pediatr. 2000. 4: 48-51. (In Russ.)
4. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А., Круговых Н.Ф., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М: Фирма Слово; 2006; 556 с.
Men'shchikova E.B., Lankin V.Z., Zenkov N.K., Bondar' I.A., Krugovykh N.F., Trufakin V.A. Oxidative stress. Prooxidants and antioxidants. M: Slovo; 2006. 556 p. (In Russ.)
5. Aminuddin F., Hackett T.L., Stefanowicz D., Saf-erali A., Paré P.D. et al.. Nitric oxide synthase polymorphisms, gene expression and lung function in chronic obstructive pulmonary disease. BMCPulm. Med. 2013; 13: 64. doi: 10.1186/1471-2466-13-64.
6. Ansarin K., Chatkin J.M., Ferreira I.M., Gutierrez C.A., Zamel N., Chapman K.R. Exhaled nitric oxide in chronic obstructive pulmonary disease: relationship to pulmonary function. European Respiratory Journal. 2001;17:934-938.
7. Cukic V., Lovre V., Dragisic D., Ustamujic A. Asthma and chronic obstructive pulmonary disease (COPD) -differences and similarities. Mater Sociomed. 2012; 2(24): 100-105. doi: 10.5455/msm.2012.24.100-105.
8. Deng D.D., Zhou A.Y., Shuang Q.C., Chen P. The value of fractionated exhaled nitric oxide in the diagnosis of asthma-chronic obstructive pulmonary disease overlap syndrome. Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi. 2017; 2(40): 98-101. doi: 10.3760/cma.j.is sn.1001-0939.2017.02.004.
9. Dweik R.A., Boggs P.B., Erzurum S.C., Irvin Ch.G., Leigh M.W., Lundberg J.O., Olin A.C., Plummer A.L., Taylor R. An official ats clinical practice guideline: interpretation of exhaled nitric oxide levels (FeNO) for clinical applications. Am. J. Respir. Crit. Care. Med. 2011; 184(5): 602-615. doi: 10.1164/ rccm.9120-11ST;
10. Elmasry S.A., Al-Azzawi M.A. Role of oxidant-antioxidant imbalance in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease. Egyptian journal of chest diseases and tuberculosis. 2015; 4(64): 813-820.
11. Feng J.X., Lin Y., Lin J., He S.S., Chen M.F.,Wu X.M., Xu Y.Z. Relationship between fractional exhaled nitric oxide level and efficacy of inhaled corticosteroid in asthma-COPD overlap syndrome patients with different disease severity. J. Korean Med. Sci. 2017; 32(3): 439-447. doi: 10.3346/jkms.2017.32.3.439.
12. Ichinose M., Sugiura H., Yamagata Sh., Koa-rai A., Shirato K. Increase in reactive nitrogen species production in chronic obstructive pulmonary disease airways. Received. 1999, http://dx.doi.org/10.1164/ ajrccm.162.2.9908132.
13. Kharitonov S.A., Barnes P.J. Biomarkers of some pulmonary diseases in exhaled breath. Biomarkers. 2002; 7(1): 1-32.
14. Malerba M., Radaeli A., Olivini A., Damiani G., Ragnoli B., Montuschi P., Ricciardolo F.L.M. Exhaled nitric oxide as a biomarker in copd and related comorbidities. Biomed Res Int. 2014; 2014: 271918. doi: 10.1155/2014/271918.
15. Prado C M., Martins M.A., Tiberio I.F.L.C. Nitric oxide in asthma physiopathology. ISRN Allergy. 2011; 2011. Article ID 832560, 13 p.
16. Schropfer F., Riobo N., Carreras M.C., Alvarez B. Oxidation of uniquinol by peroxynitrite: implication for protection of mitochondria against nitrosative damage. Biochem. J. 2000; 349: 35-42;
17. Shu-Yi H., Pai-Chien Ch., Tsai-Yu W., Yu-Lun L., Wen-Ching J., Li-Fei Ch., Te-Fang Sh., Kian Fan Ch., Chun-Hua W., Han-Pin K. Exercise-induced changes in exhaled no differentiates asthma with or without fixed airway obstruction from COPD with dynamic hyperinflation. Medicine (Baltimore). 2016; 15(95): e3400. doi: 10.1097/MD.0000000000003400.
Сведения об авторах
Бочарова Н.В. Bocharova N.V., к.б.н., младший научный сотрудник лаборатории биомедицинских исследований Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения; 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73-г e-mail: NatellaV@inbox.ru;
Новгородцева Т.П. Novgorodtseva T.P., д.б.н., профессор, заместитель директора по НИР Владивостокского филиала; Владивостокского филиала ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» - Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения; 690105, г. Владивосток, ул. Русская, 73-г, e-mail: nauka@niivl.ru.
© Коллектив авторов, 2017 г doi: 10/5281/zenodo.835310
Удк 614.715: 574.24:616.2
Л.В. Веремчук, Е.Е. Минеева, Т. И. Виткина
экологическая зависимость функции внешнего дыхания у больных с бронхиальной астмой, проживающих в г. владивостоке
Владивостокский филиал ФГБНУ «Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания» -Научно-исследовательский институт медицинской климатологии и восстановительного лечения, г. Владивосток
Загрязнение окружающей среды, климатические условия часто связывают с распространением и обострением бронхиальной астмы. В настоящем исследовании эта связь оценивается с помощью пороговых значений, полученных с использованием дискриминантного анализа. Обследовано 172 пациента с контролируемой и неконтролируемой бронхиальной астмой. Для диагностики функции внешнего дыхания применяли спирографию с проведением пробы с ингаляционным бронходилататором и бодиплетизмографию. Загрязнение окружающей среды оценивали по уровню «общего загрязнения» среды, показателям объема выброса «газовых компонентов», распределению пылевых взвесей по фракциям, содержанию токсичных металлов в воздухе. Результаты расчетов показали, что критерии воздействия факторов среды на функцию внешнего дыхания отличаются по величине в зависимости от степени контроля над бронхиальной астмой. При неконтролируемой бронхиальной астме патогенное действие внешних факторов возрастает в 2 раза, отмечается повышение метеозависимости, особенно при резком изменении влажности воздуха.
Ключевые слова: загрязнение окружающей среды, пороговые значения, бронхиальная астма. Для корреспонденции: Веремчук Л.В., e-mail: veremchuk_lv@mail.ru
L.V. Veremchuk, E.E. Mineeva, T.I. Vitkina
ecological dependence of function of external respiration in patients with bronchial asthma living in Vladivostok
Vladivostok Branch of Far Eastern Scientific Center of Physiology of Respiration - Research Institute of Medical Climatology and Rehabilitation Treatment, Vladivostok, Russia
Environmental pollution, climatic conditions are often associated with the spread and aggravation of asthma. In the present study, this relationship is estimated using threshold values obtained using discriminant analysis. 172 patients were investigated with controlled and uncontrolled bronchial asthma. For the diagnosis of respiratory
