Клінічне значення ендотеліальної дисфункції у дітей з рецидивуючим обструктивним бронхітом і бронхіальною астмою

Бронхіальна астма (БА) є одним з найпоширеніших дитячих захворювань. Епідеміологічні дослідження останніх років свідчать про те, що від 5 до 10% дітей страждають на це захворювання, і ця цифра щороку зростає. Зростання смертності від бронхіальної астми та кількості госпіталізацій у педіатричні установи також викликає серйозне занепокоєння. В останні роки ендотеліальна дисфункція викликає великий інтерес у дослідників, які вивчають механізми розвитку бронхіальної астми. Ендотелій - це метаболічно активний, високоспеціалізований моношар клітин, що вистилають усі судини людського організму. Ендотеліальні клітини, специфічно реагуючи на різні молекулярні сигнали, виконують різноманітні функції, включаючи транспортну, бар'єрну, беруть участь у метаболізмі позаклітинного матриксу, біосинтезі різних цитокінів, ангіогенезі, регулюють процеси згортання крові, судинний тонус та імунно-запальні реакції, беруть участь у виробленні та метаболізмі оксиду азоту. Ендотелій бере участь у регуляції системного та легеневого судинного тонусу шляхом утворення та вивільнення вазодилататорних та вазоконстрикторних речовин, зокрема ендотеліну-1 та ендотелійзалежного релаксуючого фактора - оксиду азоту (NO). Дисфункція ендотелію, що виникає під впливом пошкоджувальних агентів (механічних, інфекційних, метаболічних, імунокомплексних тощо), різко змінює напрямок його ендокринної активності на протилежний: утворюються вазоконстриктори, ендотеліни, коагулянти. Дисфункція ендотелію порушує співвідношення між NO (антиагрегантом, антикоагулянтом, вазодилататором) та пероксинітратом - метаболітом NO, що підвищує рівень оксидативного стресу, що призводить до різних патофізіологічних реакцій. В останнє десятиліття дослідники наголошують на пошкоджувальній дії прозапальних цитокінів (IL-1-β, TNF-a, IL-8 тощо) на судинний ендотелій, запускаючи каскад процесів від локальної вазоконстрикції та вивільнення факторів росту до процесів ремоделювання судинної стінки. У зв'язку з цим особливий інтерес представляє питання взаємозв'язку між імунозапальною активацією та станом судинного ендотелію у пацієнтів з бронхіальною астмою. Ендотеліальна дисфункція розглядається як один з можливих патогенетичних механізмів розвитку бронхіальної астми. Морфологічно у пацієнтів з бронхіальною астмою спостерігається збільшення поперечного перерізу підслизового шару кровоносних судин, збільшення кількості судин у стінках дихальних шляхів та потовщення інтими. Подібні елементи ремоделювання виявляються вже в дитячому віці на тлі легкого перебігу бронхіальної астми.

Механізми ендотеліальної дисфункції та судинного ремоделювання в дихальних шляхах досі погано вивчені, що й стало передумовою для нашого дослідження.

Метою роботи було вивчення функції ендотелію у дітей з рецидивуючим обструктивним бронхітом та бронхіальною астмою в період загострення та ремісії.

Загалом було обстежено 147 хворих дітей віком від 1 до 17 років. За нозологічними формами та тяжкістю захворювання дітей було розділено на групи: пацієнти з рецидивуючим обструктивним бронхітом (1 група), інтермітуючою бронхіальною астмою (2 група), персистуючою бронхіальною астмою легкого ступеня (3 група), персистуючою бронхіальною астмою середнього або тяжкого ступеня (4 група) у період загострення захворювання (відповідно підгрупи 1А, 2А, 3А, 4А) та в період ремісії (відповідно підгрупи 1Б, 2Б, 3Б, 4Б).

Рівень ендотеліну-1 (ЕТ-1) у крові визначали методом імуноферментного аналізу з використанням стандартних реагентів від DRG (США). NO у крові визначали за рівнем кінцевих метаболітів (нітритів (NO2) / нітратів (NO3)) калориметричним методом з використанням реагентів Грісса. Доплерівську ехокардіографію серця та судин проводили на ультразвуковому апараті AU 3 Partner від Esaote Biomedica (Італія) з вимірюванням середнього тиску в легеневій артерії за Кітобатакою. Контрольну групу склали 13 практично здорових дітей того ж віку без ознак будь-яких гострих або хронічних захворювань.

Статистичний аналіз даних проводився за допомогою статистичних пакетів Excel для Windows та Statistica 7.0 для Windows.

З огляду на відсутність даних щодо значущості рівнів показників, відібраних для дослідження, у здорових дітей, дітей контрольної групи було обстежено з метою визначення нормативних параметрів.

Період загострення бронхіальної астми та рецидивуючого обструктивного бронхіту характеризувався порушеннями легеневої вентиляції різного ступеня тяжкості. Як відомо, порушення вентиляції призводять до розвитку альвеолярної гіпоксії, що не може не впливати на стан ендотеліальної функції.

При оцінці параметрів у період загострення рівень вазоконстрикторного фактора ЕТ-1 значно підвищився в усіх групах і був найвищим у групі дітей з тяжкою та середньої тяжкості бронхіальною астмою (підгрупа 4А). Перебіг захворювання в підгрупі 4А характеризувався вираженими вентиляційними порушеннями обструктивного типу, що призводять до альвеолярної гіпоксії, яка є потужним індуктором ЕТ-1. Окрім індукуючої ролі гіпоксії, ця група пацієнтів характеризується вираженими імунопатологічними реакціями як за інтенсивністю, так і за тривалістю перебігу, що також сприяють більшому вивільненню ЕТ-1 судинним ендотелієм.

Проведений аналіз множинних порівнянь методом Краскела-Уолліса виявив високозначущий критерій H (H = 38,02, p = 0,0001), що дає право стверджувати, що статистичні характеристики рівнів ET-1 у пацієнтів різних підгруп у період загострення суттєво відрізняються одна від одної, а їх рівень залежить від належності пацієнта до певної підгрупи. Оскільки пацієнти були розділені на групи за тяжкістю захворювання, можна говорити про наявність зв'язку між рівнем ET-1 та тяжкістю захворювання.

Таким чином, у підгрупі 1А ендотеліальна дисфункція характеризувалася помірним підвищенням рівня ЕТ-1 та зниженням рівня нітратів і нітритів у крові. У пацієнтів підгруп 2А та 3А (легка бронхіальна астма) на тлі помірного підвищення рівня ЕТ-1 (0,1-0,13 нг/мл) спостерігалося достовірне зниження рівня нітритів (4,44-4,64 мкмоль/л) порівняно з контролем та вирівнювання показників метаболізму NO за рахунок відносного підвищення рівня нітратів (31,54-33,48 мкмоль/л). Цей дисбаланс можна вважати прогностично несприятливим через те, що підвищення рівня нітратів пов'язане з посиленням перекисного окислення ліпідів, високоактивними вільними радикалами та збільшенням активності індуцибельної NO-синтази (iNOS) у гладких м'язах та макрофагах судин. У пацієнтів підгрупи 4А з тяжкою бронхіальною астмою дисбаланс був ще більш вираженим: на тлі високого рівня ЕТ-1 (до 0,2 нг/мл) відзначалося більш виражене пригнічення ендотеліальної NO-синтази (eNOS), що проявлялося зниженням рівня нітритів (6,19 мкмоль/л) та вираженою активацією iNOS, що призвело до підвищення рівня нітратів та загальних метаболітів NO порівняно з контрольною групою.

Для визначення наявності функціонального зв'язку між рівнем ЕТ-1 та показниками, що характеризують перебіг хронічних обструктивних захворювань легень, було використано процедуру множинної лінійної регресії з покроковим виключенням незначущих змінних. В результаті аналізу було отримано математичну модель:

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

Коефіцієнт множинної регресії R відображає наявність статистично значущого зв'язку між рівнем ЕТ-1 та незалежними змінними (тривалістю захворювання), а також середнім тиском у легеневій артерії (СТЛ). Водночас коефіцієнт детермінації R2 дозволяє стверджувати, що збільшення рівня ЕТ-1 на 52,5% зумовлене зміною рівня незалежних змінних цього рівняння, а саме тривалістю захворювання (p = 0,008) та СТЛ (p = 0,022).

Оцінюючи метаболізм NO за його кінцевими метаболітами (нітритами, нітратами) у дітей у підгрупах, можна відзначити, що він змінювався в різних напрямках. У пацієнтів підгрупи 1А із загостренням рецидивуючого обструктивного бронхіту відзначено зниження рівня метаболітів NO – як нітритів, так і нітратів – що свідчить про дефіцит NO-залежної ендотеліальної функції, з найбільш вираженим зниженням рівня нітритів. На сучасному етапі рівень нітритів у крові розглядається як предиктор активності ендотеліальної eNOS. Це свідчить про виражене пригнічення eNO-синтетази, слабку відповідь iNO.

Протягом періоду ремісії рівень ЕТ-1 у всіх групах залишався помірно підвищеним у діапазоні 0,05-0,15 нг/мл порівняно з контрольною групою та був найбільш підвищеним у підгрупі 4B до 0,15 нг/мл. Такі рівні ЕТ-1 свідчать про те, що підгрупа 4B, порівняно з іншими підгрупами, зберігає найвищий метаболізм вазоконстрикторних факторів (ЕТ-1) в судинному ендотелії. Це може бути пов'язано з тим, що у пацієнтів з тяжкою бронхіальною астмою зберігаються латентні обструктивні зміни функції зовнішнього дихання, альвеолярна гіпоксія, що стимулює найвище вивільнення ЕТ-1 ендотеліальними клітинами.

Високозначущий критерій Краскела-Уолліса H (H = 34,68, ^ = 0,0001), встановлений в результаті множинного порівняння, дає право стверджувати, що статистичні характеристики показників ЕТ-1 різних підгруп суттєво відрізняються одна від одної, а їх рівень залежить від належності пацієнта до тієї чи іншої групи. Таким чином, як і в період загострення, можна говорити про наявність зв'язку між рівнем ЕТ-1 та тяжкістю захворювання.

Додатковий аналіз кореляції між рівнем ЕТ-1 та показниками перебігу хронічних обструктивних захворювань легень виявив наявність достовірного прямого зв'язку між рівнем ЕТ-1 та ФЛА (r = +0,38, p < 0,014) у пацієнтів у періоді ремісії.

Метаболізм NO у досліджуваних групах поводиться по-різному. У групі дітей з рецидивуючим обструктивним бронхітом (підгрупа 1B) відзначається підвищення рівня нітритів у крові до 5,48 мкмоль/л, хоча вони залишаються зниженими порівняно з контрольною групою, та помітне підвищення рівня нітратів до 41,45 мкмоль/л, що можна розцінювати як компенсаторну реакцію на ендотеліальний дефіцит NO. У групах дітей з легкою бронхіальною астмою відзначено помірне підвищення нітритів до 5,6-6,45 мкмоль/л (що нижче, ніж у контрольній групі). Це можна розцінювати як підвищення активності eNOS та захисної дії метаболітів NO. Найбільш виражений дисбаланс у метаболізмі NO відзначено у дітей підгрупи 4B, що проявилося у зниженні рівня нітритів порівняно з фазою загострення та підвищенні рівня нітратів. Ці дані можуть свідчити про виражене пригнічення eNOS навіть у період ремісії та стійку патологічну активність iNOS.

В результаті проведеного дослідження можна зробити наступні висновки.

У дітей з рецидивуючим обструктивним бронхітом та бронхіальною астмою виявлено зміни рівнів ендотелійзалежних факторів (метаболітів ET-1 та NO) залежно від стадії та тяжкості захворювання.

У гострій фазі захворювання у пацієнтів усіх підгруп спостерігалися односпрямовані зміни у вигляді підвищення рівня ЕТ-1, причому найбільш виражені зміни були у пацієнтів з тяжкою та середньотяжкою бронхіальною астмою до рівня 0,2 нг/мл.

Доведено існування функціонального зв'язку між рівнем ЕТ-1 та показниками, що характеризують перебіг хронічного обструктивного захворювання легень (тривалість захворювання), та рівнем середнього тиску в легеневій артерії у пацієнтів з рецидивуючим обструктивним бронхітом та бронхіальною астмою під час загострення захворювання.

Зміни рівнів метаболітів NO (нітратів, нітритів) мали різноспрямований характер, у вигляді стійкого зниження нітритів у фазах загострення та ремісії та підвищення рівня нітратів переважно при тяжкій бронхіальній астмі.

У пацієнтів з рецидивуючим обструктивним бронхітом та бронхіальною астмою виявлено наявність ендотеліальної дисфункції, причому більш вираженої у пацієнтів у гострій стадії, що проявлялося у вигляді вазоконстрикції, збільшення середнього рівня ФЛА та рівня ЕТ-1, синтез якого був індукований гіпоксією та патоімунологічними реакціями. Водночас низький рівень метаболіту NO (нітриту) пов'язаний з пригніченням ендотеліальної NO-синтетази, а підвищення рівня нітратів - з продукцією патогенного NO (індуцибельного NO), що може служити фактором, що призводить до руйнування ендотелію та підтримки патологічного процесу в легенях.

В.В. Поляков, проф. А.С. Сенаторова. Клінічне значення ендотеліальної дисфункції у дітей з рецидивуючим обструктивним бронхітом та бронхіальною астмою // Міжнародний медичний журнал № 4 2012

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