Резюме. Рассмотрены ингаляционные маркеры заболевания и традиционные инвазивные подходы
Бронхиальная астма является распространенным, потенциально тяжелым хроническим заболеванием, которое в большинстве случаев отвечает на эффективную терапию, направленную на контроль симптоматики и минимизацию частоты и риска развития обострений. В основе бронхиальной астмы лежит хроническое воспаление дыхательных путей, а помимо этого, основной патофизиологической особенностью заболевания является обструкция бронхов из-за сужения их просвета, отека слизистой оболочки и гиперсекреции. Все патогенетические механизмы бронхиальной астмы еще не полностью охарактеризованы, поэтому сам термин этого заболевания применяется к гетерогенной группе патологических состояний, которые характеризуются фиксированным или лабильным ограничением потока воздуха в дыхательных путях, различными формами воспаления, разным воздействием вирусных и бактериальных инфекций, вариабельным кашлевым рефлексом и гиперсекрецией слизи.
Для такого сложного синдрома, как бронхиальная астма, идентифицирован целый ряд патогенных факторов, в том числе генетическая предрасположенность и несколько факторов окружающей среды. Также различные события в раннем возрасте могут иметь тесную связь с развитием респираторных заболеваний на протяжении всей последующей жизни. Вирусные инфекции, воздействие табачного дыма и пищевые факторы — это лишь некоторые из ранних экологических проблем, которые могут играть важную роль в развитии бронхиальной астмы и ориентировать поиск новых стратегий раннего предупреждения этого патологического состояния.
Ключом к патогенезу бронхиальной астмы является взаимодействие между человеком и окружающей средой, что приводит к возникновению различных клинических фенотипов с различными типами визинга (ранний, временный, стойкий, поздний) и воспаления дыхательных путей (эозинофильное, нейтрофильное и др.), а также различным ответом на лечение. Несмотря на то что эти фенотипы зачастую имеют важное клиническое значение, они не всегда дают представление о процессах, лежащих в основе бронхиальной астмы. Именно поэтому недавно была представлена концепция эндотипов бронхиальной астмы, которая прокладывает путь к классификации заболевания согласно подтипам в зависимости от лежащих в основе функциональных и патофизиологических механизмов. Этот подход кажется многообещающим в отношении улучшения понимания патогенеза бронхиальной астмы.
В этой ситуации фундаментальным является поиск биомаркеров, способных ориентировать диагностику, менеджмент и лечение пациентов с бронхиальной астмой и, возможно, способствовать разработке персонализированных методов лечения. Это может привести к разработке нового, более точного подхода, который, в первую очередь, сможет идентифицировать патологический процесс с помощью неинвазивных методов выявления воспаления дыхательных путей вместо традиционной оценки симптомов и функции легких.
Золотым стандартом исследования воспаления дыхательных путей является бронхоскопия с бронхоальвеолярным лаважем и биопсией, но инвазивность таких процедур ограничивает их использование в педиатрической практике. Воспаление дыхательных путей может быть эффективно изучено путем анализа мокроты, так как ее клеточный состав сильно коррелирует с аналогичным в жидкости бронхоальвеолярного лаважа. Индукция отделения мокроты также менее инвазивна, чем бронхоскопия, но анализ мокроты является технически более сложным и страдает от выраженной вариабельности в повседневной клинической практике. Учитывая недостатки доступных инвазивных тестов, большое внимание уделяется разработке неинвазивных методов исследования патогенных механизмов, лежащих в основе бронхиальной астмы, с использованием анализа выдыхаемого воздуха, что особенно актуально в педиатрической практике. Исходя из этого, ученые Италии рассмотрели некоторые подходы, предложенные в последнее время, для оценки их возможной роли в характеристике бронхиальной астмы. Результаты этой работы опубликованы 7 августа 2018 г. в журнале «Asthma Research and Practice».
Первый отчет о присутствии газообразного оксида азота в выдыхаемом человеком воздухе датирован 1993 годом. В 1997 г. выявлены повышенные концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе у детей с бронхиальной астмой и еще более высокие уровни при обострении заболевания, а также резкое снижение концентрации при применении пероральной стероидной терапии. В результате в начале 2000-х годов было опубликовано большое количество работ, изучающих взаимосвязь между фракционными концентрациями выдыхаемого оксида азота и бронхиальной астмой.
Несколько потенциальных способов применения анализа уровня выдыхаемого оксида азота, особенно в качестве диагностического инструмента, изучены при бронхиальной астме у детей для прогнозирования ответа на применение ингаляционных глюкокортикостероидов и управления терапией. Во многих исследованиях обнаружена корреляция между концентрацией оксида азота и эозинофилией мокроты, эозинофилией в крови, уровнями иммуноглобулина Е и др. Таким образом, концентрация оксида азота считается маркером общего эндотипа бронхиальной астмы, характеризующегося Th2-опосредованным воспалением дыхательных путей, эозинофилией и реакцией на применение ингаляционных глюкокортикостероидов. Отмечается, что, поскольку повышенные концентрации оксида азота описаны и при других атопических состояниях, было высказано предположение, что низкие концентрации оксида азота при неэозинофильном фенотипе бронхиальной астмы могут быть прогностически более важными, чем повышенные уровни при эозинофильном варианте. Ввиду этого высказано предположение, что анализ концентрации оксида азота может помочь клиницистам идентифицировать развитие бронхиальной астмы на ранних этапах среди детей дошкольного возраста с рецидивирующими хрипами.
Более ранние исследования потенциальной роли анализа оксида азота в ориентации относительно лечения не всегда считали полезным включать его в основанный на симптомах подход к лечению с помощью ингаляционных глюкокортикостероидов, но более свежие данные свидетельствуют о том, что его использование может помочь в профилактике обострений бронхиальной астмы, требующей применения пероральных глюкокортикостероидов. Некоторые ученые предположили, что изменяющиеся уровни оксида азота и их взаимная корреляция с симптомами могут генерировать полезную информацию о тяжести и контроле бронхиальной астмы. Таким образом, даже если нет четких доказательств для поддержки использования анализа уровня оксида азота в дополнение к стандартным методам терапии, основанной на симптоматике, для повседневного контроля над астмой, возможно, терапия, основанная на уровнях оксида азота, может значительно улучшить контроль симптомов при некоторых субфенотипах бронхиальной астмы.
Хорошая стандартизация метода измерения концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе и исследования, демонстрирующие его потенциальные клинические направления использования, привели к принятию его в качестве метода, способствующего управлению бронхиальной астмой, в руководящих принципах британского Национального института здравоохранения и совершенствования медицинской помощи (National Institute for Health and Care Excellence — NICE). С другой стороны, в руководящих принципах GINA (Global Initiative for Asthma — Глобальная инициатива по бронхиальной астме) пока не рекомендуют его клиническое применение. Недавно появилось предположение, что анализ концентрации оксида азота действительно может сыграть важную роль в стратификации пациентов в соответствии с особенностями эозинофильного воспаления и быть использованным в качестве возможного метода для внедрения более персонализированного терапевтического подхода.
Измерение температуры выдыхаемого воздуха было предложено как неинвазивный метод для выявления воспаления и ремоделирования дыхательных путей. Предложено несколько методов измерения температуры выдыхаемого воздуха, таких как скорость повышения температуры выдыхаемого воздуха, пик температуры выдыхаемого воздуха и показатель плато на момент окончания выдоха. В педиатрической популяции эти методы нелегко применять, поэтому было предложено новое и упрощенное устройство для измерения температуры выдыхаемого воздуха во время спокойного дыхания.
Результаты ранее проведенных исследований показали, что температура выдыхаемого воздуха ассоциирована с выраженностью воспаления дыхательных путей, она повышается при неадекватно контролируемой бронхиальной астме и снижается в ответ на противовоспалительную терапию, она значительно выше у пациентов с тяжелой бронхиальной астмой по сравнению с лицами с легким или умеренным течением заболевания, а также она отражает изменения выраженности воспаления дыхательных путей у детей с вирус-индуцированными обострениями бронхиальной астмы. Стоит отметить, что в некоторых исследованиях не обнаружена взаимосвязь температуры выдыхаемого воздуха со степенью контроля бронхиальной астмы.
Этот неинвазивный метод может быть использован для оценки воспаления дыхательных путей. Конденсат собирается путем охлаждения выдыхаемого воздуха при контакте с холодной поверхностью. Стоит понимать, что конденсат выдыхаемого воздуха является разбавленной жидкостью, состав которой почти полностью представлен водой, и, следовательно, его анализ требует применения высокочувствительных методов для надежной оценки растворенных веществ. Поскольку этот метод требует только лишь спокойного дыхания, он может быть безопасно и без каких-либо побочных эффектов применяться даже среди пациентов дошкольного возраста. Более того, разработаны методы сбора конденсата выдыхаемого воздуха для детей раннего возраста и даже младенцев.
Полученный конденсат содержит нестабильные летучие (например пероксид водорода), полулетучие и нелетучие молекулы (белки и цитокины), переносимые респираторными капельками. Считается, что состав этих капель отражает состав жидкостной составляющей дыхательных путей, что позволяет провести неинвазивное исследование легочных биохимических и воспалительных процессов. Многие биомолекулы, маркеры воспаления дыхательных путей и окислительного стресса были идентифицированы и проанализированы именно в конденсате выдыхаемого воздуха детей с бронхиальной астмой.
Несмотря на выраженный потенциал представленного неинвазивного метода оценки биомаркеров бронхиальной астмы, основным ограничением, препятствующим его широкому клиническому применению, остается отсутствие систематического, скрупулезного описания того, как следует собирать, хранить и анализировать конденсат. Недавно был опубликован «Технический стандарт Европейского респираторного общества» («A European Respiratory Society technical standard»), в котором содержатся технические нормы и рекомендации по сбору и анализу образцов конденсата выдыхаемого воздуха.
Многие исследования, изучающие воспаление дыхательных путей, были сосредоточены на эйкозаноидах — большой группе гетерогенных метаболитов арахидоновой кислоты, произведенных в результате свободнорадикальной или ферментативной оксигенации, включая простаноиды, лейкотриены и эпоксиды. Лейкотриены B4 являются мощными медиаторами воспаления и хемоаттрактантами для нейтрофилов, которые играют роль в патофизиологии бронхиальной астмы. Повышенные уровни этих лейкотриенов были обнаружены в конденсате выдыхаемого воздуха детей с бронхиальной астмой. Также показано, что концентрация лейкотриенов В4 в два раза выше у пациентов с бронхиальной астмой, не принимавших глюкокортикостероиды, чем у здоровых людей.
Цистеиновые лейкотриены (C4, D4 и E4), которые являются мощными констрикторами и провоспалительными медиаторами, ранее были выявлены в более высоких концентрациях в конденсате выдыхаемого воздуха пациентов с бронхиальной астмой, особенно в случаях нестабильной или тяжелой формы заболевания. Исследовательская группа ученых продемонстрировала, что уровни цистеиновых лейкотриенов снижаются после 5-дневного курса перорального применения преднизона при обострении бронхиальной астмы, что свидетельствует о том, что глюкокортикостероиды могут влиять на усиление продукции лейкотриенов, связанное с обострением бронхиальной астмы. Между тем, другая группа ученых обнаружила, что концентрация цистеиновых лейкотриенов в выдыхаемом воздухе и процент эозинофилов в индуцированной мокроте были ниже после избегания воздействия аллергенов.
Что касается окислительного стресса, то в образцах конденсата выдыхаемого воздуха выявлены несколько потенциальных биомаркеров, таких как 8-изопростан и пероксид водорода. 8-Изопростан представляет собой простагландиноподобное соединение, полученное в ходе пероксидации арахидоновой кислоты. Отмечается значительное повышение уровня 8-изопростана у детей с бронхиальной астмой, особенно во время обострения заболевания. Выявлено, что 5-дневный курс преднизона (перорально) снижает уровни 8-изопростана, хотя они остаются выше, чем у здоровых лиц. Эти данные свидетельствуют о том, что глюкокортикостероиды не могут быть полностью эффективной монотерапией в лечении окислительного стресса у детей с обострением бронхиальной астмы. Другим маркером окислительного стресса, выявляемым в конденсате выдыхаемого воздуха, является пероксид водорода. Метаанализ, проведенный среди взрослых пациентов с диагностированной бронхиальной астмой, показал, что концентрации пероксида водорода в конденсате выдыхаемого воздуха у них выше, а также коррелируют с тяжестью заболевания, контролем течения болезни и ответом на терапию стероидами. При этом уровни пероксида водорода также снижаются у пациентов с бронхиальной астмой, принимающих глюкокортикостероиды. Подобным образом маркерами окислительного стресса могут служить 3-нитротирозин, нитрит и нитрат, но имеются противоречивые результаты в отношении связи между этими молекулами и тяжестью бронхиальной астмы.
Летучие органические соединения продуцируются легкими или верхними дыхательными путями, а также из системы кровообращения через легочные капилляры попадают в альвеолы. Однако стоит понимать, что на сбор таких веществ могут влиять экологические, физиологические и методологические факторы, включая состояния до, во время и после сбора материала для анализа.
В заключение исследователи пришли к выводу, что за последние 20 лет большое количество исследований на тему бронхиальной астмы (особенно в педиатрической практике) фокусировали внимание именно на неинвазивных биомаркерах в выдыхаемом воздухе. Анализ концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе не может быть рекомендован для всех детей с бронхиальной астмой на регулярной основе, но он может сыграть важную роль в характеристике специфического поддающегося терапии признака (Th2-опосредованное эозинофильное воспаление). Анализ выдыхаемого воздуха остается одним из наиболее интересных подходов к изучению бронхиальной астмы у детей, при этом многие новые подходы (протеомика и метаболомика) кажутся многообещающими в аспекте характеристики биомаркеров, связанных с конкретными эндотипами бронхиальной астмы.
- Ferraro V., Carraro S., Bozzetto S. et al. (2018) Exhaled biomarkers in childhood asthma: old and new approaches. Asthma Res. Pract., Aug. 7, 4: 9.
источник
Значение биомаркеров в диагностике и терапии бронхиальной астмы Текст научной статьи по специальности « Медицина и здравоохранение»
Биомаркеры являются ключевой основой персонализированной терапии бронхиальной астмы . В статье рассматриваются различные биомаркеры , используемые в реальной клинической практике или в научных исследованиях для определения различных фенотипов бронхиальной астмы и подбора оптимальной целевой терапии.
Biomarkers play an important role in personalized therapy of asthma . The article cons >biomarkers that can be used in clinical practice or in clinical studies to determine asthma phenotype and to administer appropriate targeted therapy.
Значение биомаркеров в диагностике и терапии бронхиальной астмы
Биомаркеры являются ключевой основой персонализированной терапии бронхиальной астмы. В статье рассматриваются различные биомаркеры, используемые в реальной клинической практике или в научных исследованиях для определения различных фенотипов бронхиальной астмы и подбора оптимальной целевой терапии.
Ключевые слова: бронхиальная астма, биомаркеры, эозинофилы, периостин, оксид азота, иммуноглобулин Е.
Прецизионная, или персонализированная медицина, которая учитывает индивидуальные различия в генах, окружающей среде и образе жизни каждого человека, — новый подход к лечению и профилактике заболеваний, включая бронхиальную астму (БА). Учитывая гетерогенность, наличие разнообразных фенотипов и эндотипов заболевания, этот подход особенно актуален в лечении БА. Определение валидизированных и качественных биомаркеров — ключевой метод в персонализированной медицине, получивший значимое развитие при БА.
В клинической практике биомаркером может являться физический или лабораторный параметр, надежный и воспроизводимый, позволяющий выбрать лучший терапевтический подход, отследить изменения в активности заболевания, подтвердить диагноз или предсказать ответ на терапию. Идеальный биомаркер должен легко определяться, обладать высокой специфичностью и чувствительностью и быть при этом неин-вазивным и недорогим (табл. 1).
Для заболеваний дыхательных путей, включая БА, биомаркеры можно определять в мокроте, жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ), бронхиальном биоптате, выдыхаемом воздухе и конденсате выдыхаемого воздуха, крови и моче (рис. 1) [2]. К сожалению, пока большинство биомаркеров, применяемых при БА,
Наталия Михайловна Ненашева — докт. мед. наук, профессор кафедры клинической аллергологии ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования» МЗ РФ, Москва.
Контактная информация: 1444031@gmail.com
используются для научных целей и требуют ва-лидизации и квалификации.
Определение биомаркеров — насущная проблема у больных тяжелой, резистентной к традиционной терапии БА, ибо именно для этих
Таблица 1. Характеристики идеального биомаркера (адаптировано из [1])
Легко измерим Неинвазивный. Не требует проведения сложных или потенциально опасных манипуляций. Исследование легко выполнимо в реальных клинических условиях
Позволяет определить механизм возникновения важных клинических проявлений Высокочувствительный, специфичный, обладает способностью положительного и отрицательного прогноза. Имеет корреляцию с проводимым лечением (позволяет корректировать терапию). Нормализуется при успешном лечении
Надежность и воспроизводимость в клинических условиях Незначительное или полное отсутствие изменений день ото дня (если изменения изначально не предполагались)
Способность прогнозировать развитие болезни и клинические результаты лечения Помогает получить больше информации для контроля лечения
Имеет общие патофизиологические механизмы с целью терапии Содей ствует лучшему пониманию соответствующего патофизиологического механизма
Рационален с точки зрения стоимости —
• Ремоделирование • Эозинофилия • Цитокины Ч ж
Характерны для эозинофильного варианта
> Летучие органические соединения:
> Конденсат выдыхаемого воздуха:
— маркеры оксидативного стресса;
— гены, определяющие предрасположенность;
> Метаболиты лейкотриенов: — uLTE,
Рис. 1. Возможные биомаркеры при БА (адаптировано из [2]). ECP — эозинофильный катионный белок, FeNO — фракция оксида азота в выдыхаемом воздухе, IgE — иммуноглобулин класса Е, uLTE4 — urinary leukotriene E4 (мочевой лейкотриен E4). Здесь и в табл. 2: ДПП-4 — дипептидилпептидаза 4-го типа.
пациентов необходим подбор таргетных, биологических препаратов, способных повлиять на определенный медиатор, проявляющий избыточную активность при том или ином фенотипе тяжелой БА.
Биомаркеры дыхательных путей (БАЛ, бронхиальный биоптат, индуцированная мокрота)
Бронхиальную биопсию рассматривают как «золотой стандарт» для изучения воспаления в дыхательных путях, но это инвазивный, дорогой и сложный метод исследования. Исследование БАЛ — также метод, требующий выполнения бронхоскопии, тяжело переносимый больными БА, который используется лишь в специализированных центрах. Метод индуцированной мокроты, конечно, менее инвазивный, чем два предыдущих, но тоже сложный в выполнении и для врача, и для пациента. Он также проводится преимущественно в специализированных центрах, как правило для научных целей.
Уровень эозинофилов в индуцированной мокроте >2-3% у взрослых больных БА позволяет диагностировать эозинофильную БА, при этом более надежным является значение этого показателя >3%. Несмотря на недостатки, все перечисленные методы позволяют оценить преимущественный тип клеток, вовлеченный в воспаление при БА, стратифицировать пациентов по биофенотипам БА, в определенной степени судить о выраженности воспаления и тяжести БА, но их полезность в персонализированной те-
рапии БА пока не до конца ясна, прежде всего в силу сложности выполнения в реальной клинической практике [3].
Биомаркеры выдыхаемого воздуха
Измерение фракционного оксида азота
Определение фракции оксида азота в выдыхаемом воздухе (FeNO) — относительно простой, быстрый, неинвазивный и воспроизводимый метод. Оксид азота в выдыхаемом воздухе служит суррогатным маркером эозинофильного воспаления в дыхательных путях. Американское торакальное общество/Европейское респираторное общество стандартизировали метод измерения FeNO для применения в лечении БА [4]. В клинических исследованиях установлено, что высокий уровень FeNO (>47 ppb) ассоциирован с эозинофильным воспалением в дыхательных путях, хорошим ответом на ингаляционные глюко-кортикостероиды (ИГКС) и является прогностическим фактором обострений БА [5, 6].
Эозинофилия мокроты часто прямо коррелирует с содержанием FeNO у больных БА. Так, в исследовании F. Schleich et al., включавшем 508 пациентов с тяжелой БА, было продемонстрировано, что высокий уровень эозинофилов крови и мокроты связан с более высоким значением FeNO и большей частотой обострений БА [7]. В других исследованиях отмечена значимая корреляционная связь между уровнем FeNO и содержанием эозинофилов в БАЛ и бронхиальных биоптатах.
260клеток/мкл (n = 383; (n = 414;
FeNO ■ Эозинофилы Периостин
Рис. 2. Эффективность омализумаба в зависимости от маркеров эозинофильного воспаления БА (адаптировано из [11]). * По сравнению с плацебо.
Определение ЕеМО может помочь выявить низкую приверженность к терапии ИГКС при БА, поскольку этот биомаркер высокочувствителен к ИГКС. Данное его свойство можно использовать и для выявления пациентов, рефрактерных к терапии глюкокортикостероидами (ГКС), у которых целесообразно рассмотреть другой вид терапии вместо эскалации доз ИГКС.
В то же время, несмотря на то что ЕеМО является признанным и воспроизводимым маркером БА, результаты клинических исследований по оценке его использования для подбора терапии БА довольно противоречивы. В рандомизированном исследовании, включавшем 118 больных БА, не было выявлено разницы в частоте обострений и дозах ИГКС на протяжении 1 года наблюдения между группами терапии, назначенной на основании измерений ЕеМО или традиционного клинико-функционального подхода [8]. В двух других исследованиях тоже не было отмечено разницы в частоте обострений БА, хотя в одном исследовании доза ИГКС была снижена, а в другом уменьшилась гиперреактивность бронхов у детей, которым терапию подбирали в соответствии с уровнем ЕеМО [5, 9]. Наблюдалось снижение частоты обострений БА в группе беременных, которым дозу ИГКС подбирали на основании уровня ЕеМО, в сравнении с группой с традиционным назначением ИГКС на основании клинико-функциональных параметров [10].
У пациентов с повышенным уровнем ЕеМО отмечался больший эффект от терапии ома-лизумабом (препарат моноклональных анти-^Е-антител (^Е — иммуноглобулины класса Е)) (рис. 2) [11]. Именно ЕеМО стал лучшим предиктором ответа на омализумаб среди других биомаркеров [11].
Вместе с тем следует помнить о высокой вариабельности показателя FeNO и зависимости его значения от многих факторов, включая курение, заболевания верхних дыхательных путей и терапию ИГКС. Вероятно, поэтому, а также вследствие неоднозначности результатов клинических исследований в руководстве GINA (Global Initiative for Asthma — Глобальная инициатива по бронхиальной астме) пересмотра 2017 г. пока не рекомендуется использовать этот биомаркер для диагностики и мониторинга терапии БА.
Летучие органические соединения
Летучие органические соединения, определяемые в выдыхаемом воздухе, потенциально могут использоваться для дифференциальной диагностики БА и хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), а также для установления фенотипов БА. «Электронный нос» — технология, позволяющая исследовать летучие органические соединения при помощи множества различных сенсоров, их улавливающих, и таким образом создающая индивидуальный «отпечаток дыхания» [12]. Этот метод проявил высокую чувствительность и специфичность в дифференци-ровке больных БА, ХОБЛ и здоровых субъектов [13], а также оказался более точным, чем FeNO, в определении ответа на ИГКС. Эта технология не позволяет оценить тяжесть БА и, конечно, еще требует дополнительных исследований на больших популяциях больных БА [1].
Конденсат выдыхаемого воздуха собрать довольно легко, это неинвазивная и воспроизводимая процедура, позволяющая определить несколько биомаркеров БА, включая рН, маркеры оксидативного стресса, профиль микроРНК, ли-
Таблица 2. Возможные диагностические критерии идентификации фенотипа ТЭБА (адаптировано из [21])
Большие критерии Малые критерии
1. Подтвержденный диагноз тяжелой БА 2. Персистирующая эозинофилия крови (>300 клеток/мкл) и/или мокроты, выявленная в >2 исследованиях 3. Частые обострения БА (>2 эпизодов за 12 мес) 4. Зависимость (постоянная или эпизодическая) от применения системных ГКС для достижения лучшего контроля над БА 1. Позднее начало БА 2. Наличие патологии верхних дыхательных путей (хронические риносинуситы, часто в сочетании с назальными полипами) 3. Повышенная активность других биомаркеров эозинофильного воспаления (FeNO >50 ppb, периостин, ДПП-4) 4. Фиксированная бронхиальная обструкция 5. «Воздушные ловушки» и наличие слизистых пробок, обтурирующих мелкие бронхи
поксинов, цитокинов и лейкотриенов [1]. Однако этот метод находится пока в стадии научной разработки и требует стандартизации методики сбора конденсата и определения референсных значений показателей .
Температура выдыхаемого воздуха
Температура выдыхаемого воздуха — еще один потенциальный биомаркер БА. Ток крови в слизистой дыхательных путей у больных БА увеличен, что приводит к повышению температуры выдыхаемого воздуха [14]. Измерение температуры выдыхаемого воздуха вряд ли позволит дифференцировать фенотипы БА, но оценить ответ на терапию вполне возможно, хотя этот факт требует дальнейших исследований.
Метод определения биомаркеров в крови относительно неинвазивен и технически более доступен, чем определение биомаркеров выдыхаемого воздуха. Несколько биомаркеров, определяемых в крови, хорошо изучены и используются для характеристики фенотипов БА и мониторинга ответа на лечение, ряд биомаркеров находятся в стадии активного исследования.
Эозинофилы крови могут быть маркером эозинофильного воспаления в дыхательных путях у больных БА. Увеличение числа эозинофилов в дыхательных путях — отличительный признак БА. Еще в 1990 г. J. Bousquet et al. было установлено, что эозинофильное воспаление в дыхательных путях коррелирует с тяжестью БА [15]. Эозинофилы — основные эффекторные клетки при БА, ответственные за воспалительные изменения в слизистой бронхов, которые они реализуют при помощи цитоплазматических белков, содержащихся в их гранулах, и через выработку цитокинов.
Абсолютное количество эозинофилов в периферической крови может быть использовано в качестве биомаркера, поскольку в ряде исследований выявлена довольно тесная корреляционная связь (г = 0,6; p 400 клеток/мкл в 1,5 раза повышает шанс развития обострения БА [18]. Уровень эозинофилов крови >400-450 клеток/мкл (по результатам >2 исследований) представляет собой достоверный биомаркер, позволяющий спрогнозировать наличие эозино-филии мокроты и значимый положительный эффект от назначения ряда таргетных биологических молекул, например анти-ИЛ-5-препаратов (ИЛ-5 — интерлейкин-5) [19, 20].
Эозинофилы крови служат маркером фенотипа тяжелой эозинофильной БА (ТЭБА). По результатам кластерного анализа многочисленных данных клинических исследований, к фенотипу ТЭБА в настоящее время относят больных с преимущественно поздним началом заболевания и преобладающим эозинофиль-ным характером воспаления (эозинофилы кро-
Рис. 3. Корреляционная связь (г = 0,6; p 300 клеток/мкл), частыми обострениями и неблагоприятным прогнозом течения БА [20, 21]. В табл. 2 представлены вероятные диагностические критерии ТЭБА [21].
Таким образом, эозинофилы крови — биомаркер, который доказал свою значимость при БА в отношении как выделения фенотипов, так и определения ответа на терапию, в том числе биологическими молекулами; метод легко выполним в реальной клинической практике. Однако существует несколько ограничений в использовании показателя эозинофилии крови, связанных с низкой его специфичностью относительно эозинофильного воспаления. Хорошо известно, что число эозинофилов в крови может быть повышено вследствие других заболеваний: паразитарных инвазий, аутоиммунных заболеваний, других аллергических болезней. Кроме того, чувствительность этого биомаркера для оценки БА существенно снижается в процессе анти-ИЛ-5-терапии вследствие разного эффекта лечения на эозинофильное воспаление в различных тканях. Соответственно, довольно быстрое и выраженное уменьшение числа эозинофилов в крови у больных БА, получающих анти-ИЛ-5-препараты, как показали клинические исследования, не в полной мере отражает состояние эозинофильного воспаления в дыхательных путях, так как некоторые пациенты продолжают испытывать симптомы и им требуется коррекция терапии.
Эозинофильный катионный белок
Эозинофильный катионный белок — компонент эозинофильных гранул, высвобождаемый в ходе дегрануляции эозинофилов. Повышение уровня эозинофильного катионного белка в крови указывает на системное эозинофильное воспаление. Имеются данные, что уровень сывороточного эозинофильного катионного белка повышен у больных БА и коррелирует со степенью выраженности эозинофильного воспаления в дыхательных путях. Ограничения по определению эозинофильного катионного белка связаны с тем, что на его уровень могут влиять разные факторы, в том числе другие аллергические и неаллергические заболевания и курение. Эозинофильный катионный белок может служить маркером активированных эозинофилов, но пока нет доказательств, что он более специфичен и чувствителен, чем эозинофилы крови [22].
В исследовании P.G. Woodruff et al. была впервые продемонстрирована разная экспрессия генов суррогатных маркеров ТИ2-воспаления
(Th2 — Т-хелперы 2-го типа) — CLCA1 (chloride channel, calcium activated — хлоридный канал, активируемый кальцием), периостина и серпи-на В2 — эпителиальными клетками слизистой бронхов у нелеченых больных БА [23].
Высокая экспрессия генов «№2-высокого эндотипа» индуцируется ИЛ-13, и у таких пациентов был выявлен высокий уровень ИЛ-13 в биоптате бронхиальной слизистой [23]. Однако даже при помощи самых чувствительных методов невозможно определить разницу в уровне ИЛ-13 в крови, поэтому был необходим суррогатный маркер, связанный с ИЛ-13-обусловленным №2-воспалением при БА. В исследовании P.G. Woodruff et al. самую высокую экспрессию проявил ген периостина, который индуцируется под влиянием ИЛ-4 и ИЛ-13 в эпителиальных клетках дыхательных путей и легочных фибробластах и, соответственно, может быть таким суррогатным маркером [23]. Периостин — секретируемый матриксный белок, который стимулирует эпителиальные клетки и фибробласты, снижает эластичность бронхиального эпителия. Периостин связан с развитием фиброза и коррелирует с выраженностью эози-нофильного воспаления в дыхательных путях, видимо являясь важным фактором в развитии ремоделирования дыхательных путей [24].
В ряде исследований у пациентов с плохо контролируемой БА, имеющих высокий уровень периостина в плазме крови до начала терапии, отмечался значимо больший ответ на терапию анти-ИЛ-13-препаратами лебрикизумабом и тра-локинумабом. Полученные результаты позволяют предположить возможность использования периостина в качестве биомаркера для определения популяции больных, у которых лечение антителами к ИЛ-13 будет наиболее эффективным. В настоящее время применение этого биомаркера ограничено, так как необходимо установить и валидизировать пороговые (высокие и низкие) уровни периостина в крови и стандартизировать методику определения этого биомаркера. Кроме того, специфичность периостина в отношении БА может быть под вопросом, если учесть его активность при таких заболеваниях, как поражение почек, метастатические опухоли, переломы костей и остеопороз [25-27].
Еще один матриксный белок, синтез которого эпителиальными клетками также регулируется при участии ИЛ-13, — дипептидилпептидазу-4 рассматривают как потенциальный биомаркер для выбора таргетной анти-ИЛ-13-терапии у больных тяжелой БА.
Как известно, IgE — один из ключевых участников провоспалительного каскада при аллергической БА. Результаты многочисленных эпидемиологических, экспериментальных и клинических исследований свидетельствуют о центральной роли IgE в формировании и пер-систенции симптомов БА в ответ на воздействие аллергенов, что обусловливает целесообразность и эффективность стратегий терапии БА, направленных на модуляцию IgE-ответа, таких как элиминация аллергена, иммунотерапия аллергенами и анти-^Е-терапия при помощи монокло-нальных антител (омализумаб).
Однако, несмотря на то что IgE — ключевая биологическая мишень для анти-^Е-терапии, уровень сывороточного IgE всё же не является значимым прогностическим маркером для предсказания ответа на эту терапию [11]. Следует отметить, что клиническая эффективность омали-зумаба в виде снижения частоты обострений продемонстрирована у больных, у которых высокий уровень сывороточного IgE сочетается с повышенными уровнями FeNO, сывороточного периостина и эозинофилией крови (см. рис. 2) [11]. Клиническая значимость определения общего уровня IgE в сыворотке крови ограничена его низкой специфичностью в отношении БА и других аллергических заболеваний. Что касается определения специфических IgE, то это основной этап аллергологического обследования, направленного на определение причинно-значимого аллергена, и, стало быть, специфический IgE — важный диагностический биомаркер аллергической БА.
Среди других биомаркеров можно выделить хитиназоподобный белок YKL-40, полиморфизм которого связан с БА, бронхиальной гиперреактивностью, сниженной легочной функцией и который может быть маркером ремодели-рования бронхов, а также ILC2 (type 2 innate lymphoid cells — врожденные лимфоидные клетки 2-го типа). Хотя их определение в крови является довольно сложным, эти маркеры активно изучаются в настоящее время.
Легко заметить, что практически все вышеперечисленные биомаркеры — это маркеры ^2-эндотипа БА, т.е. эозинофильного воспаления. Для неэозинофильной БА, которая может быть нейтрофильной или малогранулоцитарной, пожалуй, единственным маркером может служить содержание нейтрофилов в индуцированной мокроте с пороговыми значениями от >60 до i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
9. Pijnenburg MW, Bakker EM, Hop WC, De Jongste JC. Titrating steroids on exhaled nitric oxide in children with asthma: a randomized controlled trial. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 2005 Oct;172(7):831-6.
10. Powell H, Murphy VE, Taylor DR, Hensley MJ, McCaffery K, Giles W, Clifton VL, Gibson PG. Management of asthma in pregnancy guided by measurement of fraction of exhaled nitric oxide: a double-blind, randomised controlled trial. Lancet 2011 Sep;378(9795):983-90.
11. Hanania NA, Wenzel S, Rosén K, Hsieh HJ, Mosesova S, Choy DF, Lal P, Arron JR, Harris JM, Busse W. Exploring the effect of omalizumab in allergic asthma: an analysis of biomarkers in the EXTRA study. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 2013 Apr;187(8):804-11.
12. Broza YY, Haick H. Nanomaterial-based sensors for detection of disease by volatile organic compounds. Nanomedicine (London) 2013 May;8(5):785-806.
13. Fens N, de Nijs SB, Peters S, Dekker T, Knobel HH, Vink TJ, Willard NP, Zwinderman AH, Krouwels FH, Janssen HG, Lutter R, Sterk PJ. Exhaled air molecular profiling in relation to inflammatory subtype and activity in COPD. European Respiratory Journal 2011 Dec;38(6):1301-9.
14. Kumar SD, Emery MJ, Atkins ND, Danta I, Wanner A. Airway mucosal blood flow in bronchial asthma. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 1998 Jul;158(1): 153-6.
15. Bousquet J, Chanez P, Lacoste JY, Barneon G, Ghavanian N, Enander I, Venge P, Ahlstedt S, Simony-Lafontaine J, Godard P, Michel F. Eosinophilic inflammation in asthma. New England Journal of Medicine 1990 Oct;323(15):1033-9.
16. Schleich F, Maise M, Sele J, Henket M, Seidel L, Louis R. Distribution of sputum cellular phenotype in a large asthma cohort: predicting factors for eosinophilic vs neutrophilic inflammation. BMC Pulmonary Medicine 2013 Feb;13:11.
17. Westerhof GA, Korevaar DA, Amelink M, de Nijs SB, de Groot JC, Wang J, Weersink EJ, ten Brinke A, Bossuyt PM, Bel EH. Biomarkers to identify sputum eosinophilia in different adult asthma phenotypes. European Respiratory Journal
18. Price D, Wilson AM, Chisholm A, Rigazio A, Burden A, Thomas M, King C. Predicting frequent asthma exacerbations using blood eosinophil count and other patient data routinely available in clinical practice. Journal of Asthma and Allergy
19. Fowler SJ, Tavernier G, Niven R. High blood eosinophil counts predict sputum eosinophilia in patients with severe asthma. Journal of Allergy and Clinical Immunology 2015 Mar;135(3):822-4.
20. Castro M, Zangrilli J, Wechsler ME, Bateman ED, Brus-selle GG, Bardin P, Murphy K, Maspero JF, O’Brien C, Korn S. Reslizumab for inadequately controlled asthma with elevated blood eosinophil counts: results from two multicentre, parallel, double-blind, randomised, placebo-controlled, phase 3 trials. Lancet. Respiratory Medicine 2015 May;3(5):355-66.
21. Buhl R, Humbert M, Bjermer L, Chanez P, Heaney LG, Pavord I, Quirce S, Virchow JC, Holgate S; The expert group
of the European Consensus Meeting for Severe Eosinophilic Asthma. Severe eosinophilic asthma: a roadmap to consensus. European Respiratory Journal 2017 May;49(5); pii: 1700634. doi: 10.1183/13993003.00634-2017. Print 2017 May.
22. Koh GC, Shek LP, Goh DY, Van Bever H, Koh DS. Eosinophil cationic protein: is it useful in asthma? A systematic review. Respiratory Medicine 2007 Apr;101(4):696-705.
23. Woodruff PG, Modrek B, Choy DF, Jia G, Abbas AR, Ellwanger A, Koth LL, Arron JR, Fahy JV. T-helper type 2-dri-ven inflammation defines major subphenotypes of asthma. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 2009 Sep;180(5):388-95.
24. Jia G, Erickson RW, Choy DF, Mosesova S, Wu LC, Solberg OD, Shikotra A, Carter R, Audusseau S, Hamid Q, Bradding P, Fahy JV, Woodruff PG, Harris JM, Arron JR; Bronchoscopic Exploratory Research Study of Biomarkers in Corticosteroid-refractory Asthma (BOBCAT) Study Group. Periostin is a systemic biomarker of eosinophilic airway inflammation in asthmatic patients. Journal of Allergy and Clinical Immunology 2012 Sep;130(3):647-54.
25. Sen K, Lindenmeryer MT, Gaspert A, Eichinger F, Neusser MA, Kretzler M, Segerer S, Cohen CD. Periostin is induced in glo-merular injury and expressed de novo in interstitial renal fibrosis. American Journal of Pathology 2011 Oct;179(4):1756-67.
26. Bonnet N, Carnero P, Ferrari S. Periostin action in bone. Molecular and Cellular Endocrinology 2016 Sep;432:75-82.
27. Qin X, Yan M, Zhang J, Wang X, Shen Z, Lv Z, Li Z, Wei W, Chen W. TGFß3-mediated induction of Periostin facilitates head and neck cancer growth and is associated with metastasis. Scientific Reports 2016 Feb;6:20587.
28. Simpson JL, Scott R, Boyle MJ, Gibson PG. Inflammatory subtypes in asthma: assessment and identification using induced sputum. Respirology 2006 Jan;11(1):54-61.
The Role of Biomarkers in Diagnosis and Treatment of Asthma
Biomarkers play an important role in personalized therapy of asthma. The article considers different biomarkers that can be used in clinical practice or in clinical studies to determine asthma phenotype and to administer appropriate targeted therapy.
Key words: asthma, biomarkers, eosinophils, periostin, nitric oxide, immunoglobulin E.
Продолжается подписка на журнал, предназначенный в помощь практическому врачу для проведения образовательных мероприятий:
Журнал выходит 4 раза в год. Стоимость подписки на полгода по каталогу агентства «Роспечать» — 660 руб., на один номер — 330 руб.
источник
Автореферат и диссертация по медицине (14.00.05) на тему: Биомаркеры воспаления у больных бронхиальной астмой в индуцированной мокроте и выдыхаемом воздухе
Автореферат диссертации по медицине на тему Биомаркеры воспаления у больных бронхиальной астмой в индуцированной мокроте и выдыхаемом воздухе
На правах рукописи УДК: 616.248-073
Дулина Тамара Рамазановна
ии3461372 БИОМАРКЕРЫ ВОСПАЛЕНИЯ У БОЛЬНЫХ
БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ В ИНДУЦИРОВАННОЙ
МОКРОТЕ И ВЫДЫХАЕМОМ ВОЗДУХЕ
14.00.05 — Внутренние болезни 14.00.43 — Пульмонология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет Росздрава»
Доктор медицинских наук, профессор, академик РАМН Соколов Евгений Иванович
Кандидат медицинских наук Зыков Кирилл Алексеевич
Доктор медицинских наук, профессор Григорьев Юрий Геннадиевич Доктор медицинских наук, профессор Федорова Татьяна Алексеевна
ФГУ Российский научный центр восстановительной медицины и курортологии Минздравсоцразвитш России
Защита состоится /^г_2009 года в -/3 часов
на заседании диссертационного совета Д208.041.01 при ГОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет Росздрава» (127437, г.Москва, ул. Делегатская, д.20/1.).
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного медико-стоматологического университета (127206, Москва, ул. Вучетича, д. 10а).
Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор
Общая характеристика работы Введение Актуальность
Бронхиальная астма (БА) является одним из самых частых заболеваний респираторного тракта во всех возрастных группах (А.Г. Чучалин, 2007 г.). БА — прежде всего хроническое воспалительное заболевание, поэтому большая роль отводится методам изучения воспаления. В совместном докладе Национального института сердца, легких, крови (США) и Всемирной организации здравоохранения «Бронхиальная астма. Глобальная стратегия», опубликованном в 1993 году, в рекомендациях для дальнейших исследований неоднократно подчеркивается необходимость в развитии надежных неинвазив-ных тестов, которые могли бы отражать степень воспаления. Установлено, что к регуляции клеточных функций, в том числе к патогенезу бронхиальной астмы (БА) имеет отношение оксид азота (N0). Содержание оксида азота в выдыхаемом воздухе может быть измерено с помощью хемилюминесцентно-го метода. Повышение концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе отражает степень аллергического воспаления в бронхах и в настоящее время признано одним из маркеров БА (А.Г. Чучалин, 2000). Вместе с тем, указанный неинвазивный метод пока еще дорог и малодоступен.
В последнее время большое внимание уделяется методам неинвазив-ной оценки наличия и выраженности воспаления в бронхиальном дереве, к которым относится метод индуцированной мокроты (ИМ). К достоинствам метода ИМ относятся: неинвазивность, доступность и дешевизна, отсутствие противопоказаний и сколько-нибудь выраженных побочных эффектов, возможность оценить участвующие в воспалении клеточные элементы, провос-палительные цитокины и другие растворимые компоненты, а также метаболиты оксида азота. Изучение цитологического состава и содержания растворимых компонентов ИМ может дать возможность не менее оперативно и достоверно судить об активности патологических процессов в дыхательных путях, чем эндоскопическое исследование бронхов со взятием биопсии и
бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ). Вместе с тем, работы, посвященные сравнительному анализу неинвазивных методов исследования при бронхиальной астме относительно малочисленны, а их результаты часто противоречивы, что послужило основанием для данного исследования.
Изучить биомаркеры воспаления в индуцированной мокроте и выдыхаемом воздухе у взрослых и детей с бронхиальной астмой и оценить их информативность для диагностики заболевания и оценки эффективности проводимой терапии.
1. Оценить безопасность и информативность метода индуцированной мокроты для оценки интенсивности воспаления дыхательных путей у больных БА различной степени тяжести.
2. Провести сравнительное изучение цитологических и биохимических показателей ИМ и БАЛ.
3. Дать патогистологическое описание бронхобиоптатов и провести морфо-метрический анализ стенки бронха в норме и при бронхиальной астме.
4. Изучить содержание N0 в выдыхаемом воздухе, концентрацию нитратов в ИМ и плазме крови.
5. Провести корреляционный анализ цитологических, морфометрических показателей, концентрации эйкозаноидов, а также показателей N0 и нитратов при бронхиальной астме у детей и взрослых.
Доказано, что характеристика клеточного состава ИМ одинаково информативна у больных БА взрослого и детского возраста. Выявлена корреляционная зависимость цитологических показателей ИМ от степени тяжести БА и проводимой терапии. При сравнительном изучении у больных БА цитологических и биохимических показателей индуцированной мокроты и бронхоальвеолярного лаважа установлено, что они дополняют друг друга, так как
дают адекватную оценку воспалительных изменений в различных отделах респираторного тракта.
Найдена положительная взаимосвязь между клеточным составом ИМ и содержанием оксида азота в выдыхаемом воздухе, что свидетельствует об их взаимном участии в воспалении дыхательных путей. Наличие в ИМ клеточных элементов острого воспаления, повышенное содержание N0 в выдыхаемом воздухе, выявленные патоморфологические признаки воспаления в биоптатах стенки бронха и увеличение синтеза эйкозаноидов у больных БА в стадии ремиссии заболевания указывают на персистенцию аллергического воспаления дыхательных путей. Показана возможность определения концентрации эозинофильного катионного протеина в индуцированной мокроте и выявлена положительная корреляционная взаимосвязь этого показателя с содержанием оксида азота в выдыхаемом воздухе. Установлено, что процесс усиленного эндогенного синтеза N0 повышает уровень нитратов в ИМ, не повышая их концентрацию в плазме крови. Обнаружена прямая корреляционная зависимость между концентрацией оксида азота в выдыхаемом воздухе и содержанием нитратов в ИМ, что позволяет рекомендовать использование метода изучения содержания нитратов в индуцированной мокроте при отсутствии возможности определения концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе.
Внедрение в широкую клиническую практику неинвазивного, безопасного и информативного метода изучения показателей индуцированной мокроты совместно с определением концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе дает возможность объективно оценить активность воспалительного процесса у больных БА как в период обострения заболевания, так и во время ремиссии. На этой основе может быть оптимизирован подбор противовоспалительной терапии и дальнейшая оценка ее эффективности. Использование изученных неинвазивных методов особенно оправдано при обследовании детей, страдающих бронхиальной астмой, так как исследование показателей
внешнего дыхания во время ремиссии заболевания недостаточно информативно, а многократное использование инвазивных методов диагностики невозможно.
Основные положения, выносимые на защиту
1. При сравнительном изучении цитологических и биохимических показателей индуцированной мокроты и бронхоальвеолярного лаважа у больных БА установлено, что они дополняют друг друга, так как дают адекватную оценку воспалительных изменений в различных отделах респираторного тракта.
2. Повышенное содержание оксида азота в выдыхаемом воздухе и увеличение в 11 раз доли эозинофилов в индуцированной мокроте у детей, страдающих БА по сравнению со здоровыми, подтверждают персистенцию аллергического воспаления дыхательных путей в стадии ремиссии заболевания.
3. Процесс усиленного эндогенного синтеза оксида азота повышает уровень нитратов в ИМ у больных БА по сравнению со здоровыми добровольцами, что отражает выраженность воспаления, в отличие от концентрации нитратов в плазме крови, которая практически не отличается от группы сравнения и не зависит от тяжести БА.
Внедрение результатов исследования
Результаты исследования внедрены в практику пульмонологического отделения Главного клинического госпиталя МВД России и педагогическую практику кафедры госпитальной терапии № 2 МГМСУ.
Основные положения диссертации доложены на совместном заседании кафедр факультетской терапии и профболезней МГМСУ, лаборатории пульмонологии НИМСИ МГМСУ и кафедры общей гигиены МГМСУ 26 ноября 2008 г.
По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 из них опубликованная в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Самостоятельно отбирала пациентов для исследования, освоила проведение компьютерной спирометрии, получение индуцированной мокроты, ее дальнейшую обработку, выделение супернатанта, приготовление мазков индуцированной мокроты и бронхоальвеолярного лаважа, также проводила подсчет клеточных элементов в мазках, определение нитратов в супернатанте индуцированной мокроты. В ходе данного исследования самостоятельно проводила статистическую обработку данных и анализ полученных результатов.
Объем и структура диссертации
Диссертация представлена на 107 страницах, состоит из введения, 4 глав: обзор литературы, материалы и методы собственных исследований и обсуждения результатов исследования, выводов, практических рекомендаций. Диссертация иллюстрирована 8 рисунками и 9 таблицами. Библиографический указатель содержит 39 отечественных и 98 зарубежных источника. Содержание работы
Материалы и методы В исследование было включено 100 пациентов — это взрослые и дети, страдающие атопической БА. Группу сравнения составили 21 практически здоровый доброволец.
Взрослые. В исследование включались пациенты с легкой персисти-рующей, среднетяжелой персистирующей и тяжелой персистирующей атопической бронхиальной астмой. Тяжесть БА устанавливалась на основании рекомендаций СТМА, 2002 г.
В первую группу вошли пациенты с легкой персистирующей бронхиальной астмой. Группу исследуемых больных составили 18 мужчин и 7 женщин. Средний возраст больных в этой группе составил 49,3 ± 4,5 лет, средняя продолжительность заболевания — 8,2 ± 1,3 года. Во время исследования терапия включала в себя прием ингаляционных (32-агонистов длительного действия или их комбинации с ипратропиум бромидом, а также ингаляционных глю-
кокортикостероидов. Объем форсированного выдоха за 1 секунду в % от должного в этой группе пациентов составил 96,6 ±10,3.
Вторая группа состояла из пациентов, страдающих среднетяжелой персистирующей бронхиальной астмой. В нее вошли 35 человек, из которых 21 мужчина и 14 женщин. Средний возраст пациентов в этой группе составил 51,3 ± 3,8 лет, при этом средняя продолжительность болезни — 14,1 ± 3,3 лет. Проводилась терапия ингаляционными р2-агонистами длительного действия, ингаляционными антихоленергическими препаратами, ингаляционными глюкокортикостероидами (22 пациента). 13 человек получали пероральные глюкокортикостероиды, из которых 8 мужчин и 5 женщин. Объем форсированного выдоха за 1 секунду в % от должного в этой группе пациентов составил 78,7 ± 5,9.
В третью группу вошли пациенты с тяжелой персистирующей БА, из которых 15 мужчин и 5 женщин. Средний возраст больных в этой группе составил .59,4 ± 5,4 года, при этом средняя продолжительность заболевания -23,2 ± 2,2 года. Противовоспалительная терапия проводилась ингаляционными (32-агонистами длительного действия, ингаляционными антихоленергическими препаратами, ингаляционными глюкокортикостероидами. Объем форсированного выдоха за 1 секунду в % от должного в этой группе пациентов составил 74,6 ± 4,8.
Дети. В исследование были включены дети, страдающие среднетяжелой персистирующей БА в стадии ремиссии. Степень тяжести бронхиальной астмы устанавливалась на основании рекомендаций Национальной программы «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения, профилактика», 1997 г. В данную группу вошли 11 мальчиков и 9 девочек. Средний возраст детей составил — 11,4 ± 1,6 лет. Длительность заболевания в этой группе — 7,5 ± 2,9 лет. Объем форсированного выдоха за первую секунду в % от должного у исследуемых детей составил 83,8 ± 10,6.
Критериями исключения пациентов из исследования являлись следующие показатели:
— наличие острого или хронического неаллергического воспаления в бронхах;
— наличие острой или хронической патологии сердечно-сосудистой системы в анамнезе;
— курение (в последние 12 месяцев).
В группу сравнения включались практически здоровые некурящие добровольцы без патологии легких и сердца. Всего в данной группе обследован 21 человек, из которых 11 добровольцев — взрослые (все мужчины) и 10 -дети (8 мальчиков и 2 девочки). Средний возраст взрослых пациентов в данной группе составил 19,5 ± 2,4 года, в группе детей — 9,1 ± 1,6 лет. Объем форсированного выдоха за 1 секунду в % от должного в этой группе пациентов составил 105, 7 ± 5,4.
Кроме специальных исследований у всех участников группы контроля были проведены сбор анамнеза, перкуссия, аускультация легких, исследован общий анализ крови, общий IgE сыворотки крови, а также проведена компьютерная спирометрия с определением основных объемных и скоростных показателей.
Для оценки степени выраженности воспалительных изменений в бронхиальном дереве у 49 пациентов в межприступный период было проведено бронхологическое обследование со взятием БАЛ и биоптатов слизистой оболочки стенок бронхов. Среди обследованных больных БА у 5 человек имелось легкое персистирующее течение заболевания, у 28 — среднетяжелое пер-систирующее (среди них 20 детей) и у 16 — тяжелое персистирующее течение БА. 10 человек (6 взрослых и 4 ребенка с врожденной патологией бронхов) составили группу сравнения.
Все участники исследования, а в случае обследования детей — их родители или законные представители, были ознакомлены с протоколом исследования, который был составлен в соответствии с требованиями Global Clinical Practices и законами РФ, и подписывали установленную форму информированного согласия, одобренную локальным этическим комитетом.
Методы Получение мокроты, индуцированной 3-5 % гипертоническим раствором NaCI, распыляемым ультразвуковым ингалятором «Омрон» (Япония) по методу Pin et al. (1992 г.);
Компьютерная спирометрия с определением объемных и скоростных показателей проводилась по стандартной методике (Erich Jaeger, Германия);
Хемилюминесцентное определение оксида азота в выдыхаемом воздухе анализатором Logan Research 2149 (Великобритания);
Бронхологическое исследование фибробронхоскопом BF 40 с получением бронхоальвеолярного лаважа и бронхиальных биоптатов стенок бронхов по стандартной методике;
Цитологическое исследование мазков индуцированной мокроты и БАЛ на микроскопе Laborlux S (Германия);
Измерение толщины базальной мембраны в биоптатах бронхов в 10 участках на каждом срезе при увеличении х400 на препаратах толщиной 5-7 мкм, окрашенным гематоксилином и эозином. Кроме того, оценивалось соотношение реснитчатых и бокаловидных клеток на стандартном протяжении эпителиальной выстилки на микроскопе Laborlux S (Германия);
Определение нитратов: исследование на микропланшетном спектрофотометре «Dynatech MRGOO» (Швейцария) супернатанта ИМ и плазмы крови методом Грисса;
Определение эозинофильного катионного протеина (ЭКП) в суперна-танте ИМ проводилось радиоиммунным методом;
Изучение синтеза эйкозаноидов — метаболитов арахидоновой кислоты (простациклина, простагландинов F2a, и Е2, тромбоксана В2 и лейкотриена В4) в БАЛ радиоизотопным методом с использованием экзогенной 14С-арахидоновой кислоты;
Данные описательной статистики представлены в виде среднего значения ± стандартная ошибка, в случае непараметрического распределения — в виде медианы (25-75%). Достоверность различий между исследуемыми группами в случае параметрического распределения признаков оценивалась при
помощи непарного t-критерия Стьюдента. В случае непараметрических данных сравнение проводилось методом Манна-Уитни. Корреляционные связи определяли методом линейной корреляции при параметрических данных и методом ранговой корреляции Спирмена при непараметрическом распределении. Различия считались статистически достоверными при р Дулина, Тамара Рамазановна :: 2009 :: Москва
СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПАТОГЕНЕЗЕ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ — ОСНОВА ПОИСКА НЕИНВАЗИВНЫХ БИОМАРКЕРОВ ЗАБОЛЕВАНИЯ.стр.
1.1 Роль воспаления в развитие бронхиальной астмы. стр.
1.1.2 Морфологические аспекты патогенеза бронхиальной астмы.стр.
1.1.3 Ключевые клетки и медиаторы.стр.
1.2 Оксид азота — биомаркер бронхиальной астмы.стр.
1.3 Конденсат выдыхаемого воздуха.стр.
1.4 Метод индуцированной мокроты и возможность его применения для оценки характера и интенсивности воспаления дыхательных путей.стр.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.стр.
2.2 Получение и обработка индуцированной мокроты.стр.
2.3 Изучение соединений, растворимых в индуцированной мокроте.стр.
2.3.1 Определение содержания нитритов.стр.
2.3.2 Определение эозинофильного катионного протеина .стр.
2.4 Забор и исследование бронхоальвеолярного лаважа и биоптатов стенок бронхов.стр.
2.4.1 Техника забора и обработки бронхоальвеолярного лаважа.стр.
2.4.2 Техника забора и анализа биоптатов слизистой оболочки бронхов.стр.
2.4.3 Исследование экзогенного биосинтеза эйкозаноидов.стр.
2.5 Определение содержания оксида азота в выдыхаемом воздухе.стр.
2.6 Статистическая обработка результатов.стр.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.стр.
3.1 Исследование клеточного состава индуцированной мокроты и бронхоальвеолярного лаважа.стр.
3.2 Морфометрический анализ состояния стенки бронхов.стр.
3.3 Изучение экзогенного биосинтеза эйкозаноидов гранулоцитами жидкости бронхоальвеолярного лаважа.стр.
3.4 Взаимосвязь цитологического состава индуцированной мокроты с содержанием оксида азота в выдыхаемом воздухе и показателями спирометрии.стр.
3.5 Сравнение концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе и содержания нитратов в плазме крови и индуцированной мокроте.стр.
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.стр.
Введение диссертации по теме «Внутренние болезни», Дулина, Тамара Рамазановна, автореферат
Бронхиальная астма (БА) является одним из самых частых бронхолегочных заболеваний человека во всех возрастных группах [37]. Прогресс в изучении патогенеза БА привел к пониманию значения в развитии заболевания двух факторов — воспаления и гиперреактивности бронхов. Возможность мониторирования указанных составляющих патологического процесса у больных БА неодинакова. О гиперреактивности бронхов можно судить по изменению пиковой скорости выдоха (ПСВ) в течение дня и ото дня ко дню с помощью специального портативного прибора пикфлоуметра. Изменение ПСВ на 20% и более в течение дня характерно для БА. Представление о степени повышения тонуса гладкой мускулатуры бронхов, как и о величине бронхиальной обструкции, дает также исследование функции внешнего дыхания (ФВД) особенно при использовании теста с бронхолитиками. Гораздо меньше возможностей для неинвазивной оценки второго фактора. БА — хронического воспаления дыхательных путей. Воспаление при БА чаще всего имеет иммунную природу, является аллергическим воспалением. Описанию морфологического, прежде всего, клеточного субстрата такого специфического воспаления посвящены многочисленные исследования, проводимые с начала XX века до наших дней. Значительно продвинули наше понимание механизмов развития бронхиальной астмы комплексные бронхоскопические исследования с биопсией слизистой и получением лаважной жидкости [31]. Однако эта техника имеет свои ограничения и не относится к неинвазивной. Поэтому не случайно в опубликованном в 1993 году совместном докладе Национального института сердца, легких, крови (США) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) «Бронхиальная астма. Глобальная стратегия» в рекомендациях для дальнейших исследований подчеркивается необходимость развития «.надежных неинвазивных тестов, которые могли бы отражать степень воспаления» [6]. За прошедшие 15 лет положение изменилось. Установлено, что к патогенезу БА имеет отношение оксид азота (NO), содержание которого в выдыхаемом воздухе может быть измерено с помощью хемилюминесцентного анализатора Logan Research 2149. В настоящее время повышение концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе признано маркером БА [5]. Вместе с тем, этот неинвазивный метод пока еще дорог и мало доступен. Кроме того, не вполне ясно в какой степени оксид азота связан с воспалением, как таковым, либо с нейрогенной регуляцией дыхательных путей.
Для оценки состояния больных БА может быть исследован конденсат выдыхаемого воздуха, в котором содержатся Н2О2, гистамин, лейкотриены, 8-изопростан, нитротирозин и другие компоненты. Однако все эти вещества находятся в конденсате в чрезвычайно низких концентрациях. Для их определения требуются дорогие высокочувствительные приборы типа атомно-адсорбционного спектрометра. Поэтому соотношение «цена — информация» при исследовании конденсата выдыхаемого воздуха даже более неблагоприятное, чем при определении оксида азота в выдыхаемом воздухе.
Наиболее оптимально это соотношение при использовании метода индуцированной мокроты (ИМ), который заключается в стимуляции усиления выделения мокроты путем ингаляции 3-5 % гипертонического раствора хлорида натрия. К достоинствам метода ИМ относятся: неинвазивность, доступность, возможность оценить как клеточные элементы, так и растворимые вещества, участвующие в воспалении, отсутствие противопоказаний и сколько-нибудь выраженных побочных эффектов. В настоящее время метод применяется главным образом для диагностики рака легких и получения информации о возбудителях инфекции органов дыхания. Однако изучение цитологического состава индуцированной мокроты, по-видимому, может дать возможность оперативно и достоверно судить об активности воспаления дыхательных путей, а исследование цитокинов, содержащихся в супернатанте индуцированной мокроты, способно пролить дополнительный свет на патогенез бронхиальной астмы. Ценность метода ИМ возрастает в последнее время в связи с активными попытками использовать для лечения бронхиальной астмы препараты, альтернативные кортикостероидной терапии, например ингаляции алкилирующего цитостатика мелфалана [32].
Изучить биомаркеры воспаления в индуцированной мокроте и выдыхаемом воздухе у взрослых и детей с бронхиальной астмой.
1. Оценить безопасность и информативность метода индуцированной мокроты для оценки интенсивности воспаления дыхательных путей у больных БА различной степени тяжести.
2. Провести сравнительное изучение цитологических и биохимических показателей ИМ и БАЛ.
3. Дать патогистологическое описание бронхобиоптатов и провести морфометрический анализ стенки бронха в норме и при бронхиальной астме.
4. Изучить содержание NO в выдыхаемом воздухе, концентрацию нитратов в ИМ и плазме крови.
5. Провести корреляционный анализ цитологических, морфометрических показателей, концентрации метаболитов арахидоновой кислоты, а также показателей NO и нитратов при бронхиальной астме у детей и взрослых.
Доказано, что характеристика клеточного состава ИМ одинаково информативна у больных БА взрослого и детского возраста. Выявлена корреляционная зависимость цитологических показателей ИМ от степени тяжести БА и проводимой терапии. При сравнительном изучении у больных БА цитологических и биохимических показателей индуцированной мокроты и бронхоальвеолярного лаважа установлено, что они дополняют друг друга, так как дают адекватную оценку воспалительных изменений в различных отделах респираторного тракта. Найдена взаимосвязь между клеточным составом ИМ и содержанием оксида азота в выдыхаемом воздухе, что свидетельствует об их взаимном участии в воспалении дыхательных путей. Наличие в ИМ клеточных элементов острого воспаления, повышенное содержание NO в выдыхаемом воздухе, выявленные патоморфологические признаки воспаления в биоптатах стенки бронха и увеличение синтеза эйкозаноидов у больных БА в стадии ремиссии заболевания указывают на персистенцию аллергического воспаления дыхательных путей. Показана возможность определения концентрации эозинофильного катионного протеина в индуцированной мокроте и выявлена положительная корреляционная взаимосвязь этого показателя с содержанием оксида азота в выдыхаемом воздухе. Установлено, что процесс усиленного эндогенного синтеза NO повышает уровень нитратов в ИМ, не повышая их концентрацию в плазме крови. Обнаружена прямая корреляционная зависимость между концентрацией оксида азота в выдыхаемом воздухе и содержанием нитратов в ИМ, что позволяет рекомендовать использование метода изучения содержания нитратов в индуцированной мокроте при отсутствии возможности определения оксида азота в выдыхаемом воздухе.
Внедрение в широкую клиническую практику неинвазивного, безопасного и информативного метода индуцированной мокроты совместно с изучением выдыхаемого оксида азота поможет объективно оценить состояние больных БА во время обострения заболевания и в период ремиссии. Данные методы могут применяться на базе поликлиник, клинико-диагностических центров, использоваться в стационарах для диагностики бронхиальной астмы, при проведении дифференциальной диагностики, при изучении наличия и степени выраженности воспалительных изменений в бронхиальном дереве, при подборе противовоспалительной терапии и оценке ее эффективности. Использование изученных неинвазивныех методов особенно оправдано при обследовании детей, страдающих бронхиальной астмой, так как большинство стандартных методов исследования оказываются неинформативнымн, особенно в период ремиссии заболевания.
Основные положения, выносимые на защиту
1. При сравнительном изучении у больных БА цитологических и биохимических показателей индуцированной мокроты и бронхоальвеолярного лаважа установлено, что они дополняют друг друга, так как дают адекватную оценку воспалительных изменений в различных отделах респираторного тракта.
2. Повышенное содержание оксида азота в выдыхаемом воздухе и увеличение в 11 раз доли эозинофилов в индуцированной мокроте по сравнению со здоровыми, подтверждают персистенцию аллергического воспаления дыхательных путей в стадии ремиссии заболевания.
3. Установлено, что процесс усиленного эндогенного синтеза оксида азота повышает уровень нитратов в ИМ у больных БА по сравнению со здоровыми добровольцами, что отражает выраженность воспаления. Концентрация нитратов в плазме крови больных БА практически не отличается от группы сравнения и не зависит от тяжести БА.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, 4 глав: обзора литературы, описания методов, собственных исследований и обсуждения результатов исследования, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя. Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский медико-стоматологический университет» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (ректор — профессор О.О. Янушевич).
источник