Endoteelin toimintahäiriön kliininen merkitys lapsilla, joilla on toistuva obstruktiivinen keuhkoputkentulehdus ja keuhkoastma.

Keuhkoastma on yksi yleisimmistä lastensairauksista. Viime vuosien epidemiologiset tutkimukset osoittavat, että 5–10 % lapsista kärsii tästä sairaudesta, ja tämä luku kasvaa vuosittain. Myös keuhkoastman kuolleisuuden ja lasten sairaalahoitojen määrän kasvu on vakava huolenaihe. Viime vuosina endoteelin toimintahäiriöt ovat olleet erittäin kiinnostavia tutkijoita, jotka tutkivat astman kehittymismekanismeja. Endoteeli on metabolisesti aktiivinen, erittäin erikoistunut solujen monokerros, joka verhoaa kaikkia ihmiskehon verisuonia. Endoteelisolut, jotka reagoivat spesifisesti erilaisiin molekyylisignaaleihin, suorittavat erilaisia toimintoja, kuten kuljetusta, estettä, osallistuvat solunulkoisen matriisin aineenvaihduntaan, erilaisten sytokiinien biosynteesiin, angiogeneesiin, säätelevät veren hyytymisprosesseja, verisuonten sävyä ja immuuni-inflammatorisia reaktioita sekä osallistuvat typpioksidin tuotantoon ja aineenvaihduntaan. Endoteeli osallistuu systeemisen ja keuhkoverisuonten sävyn säätelyyn muodostamalla ja vapauttamalla vasodilataattoreita ja vasokonstriktoreita, erityisesti endoteeli-1:tä ja endoteelista riippuvaa relaksoivaa tekijää - typpioksidia (NO). Vahingollisten tekijöiden (mekaanisten, tarttuvien, metabolisten, immuunikompleksien jne.) vaikutuksesta tapahtuva endoteelin toimintahäiriö muuttaa jyrkästi sen hormonaalisen aktiivisuuden suuntaa päinvastaiseksi: muodostuu vasokonstriktoreita, endoteliineja ja koagulantteja. Endoteelin toimintahäiriö häiritsee NO:n (verihiutaleiden aggregaatiota estävä aine, antikoagulantti, vasodilataattori) ja peroksinitraatin - NO:n metaboliitin - välistä suhdetta, mikä lisää oksidatiivisen stressin tasoa ja johtaa erilaisiin patofysiologisiin reaktioihin. Viimeisen vuosikymmenen aikana tutkijat ovat korostaneet tulehdusta edistävien sytokiinien (IL-1-β, TNF-a, IL-8 jne.) vahingollista vaikutusta verisuonten endoteeliin, mikä laukaisee prosessien ketjureaktion paikallisesta vasokonstriktiosta ja kasvutekijöiden vapautumisesta verisuonten seinämien uudelleenmuodostumisprosesseihin. Tässä yhteydessä erityisen kiinnostavaa on immuuni-inflammatorisen aktivaation ja verisuonten endoteelin tilan välinen suhde astmapotilailla. Endoteelin toimintahäiriötä pidetään yhtenä mahdollisesta patogeneettisestä mekanismista astman kehittymiselle. Morfologisesti keuhkoastmapotilailla on verisuonten submukosaalisen kerroksen poikkileikkauksen kasvu, hengitysteiden seinämien verisuonten määrän kasvu ja intiman paksuuntuminen. Samanlaisia uudelleenmuotoutumisen elementtejä havaitaan jo lapsuudessa lievän keuhkoastman taustalla.

Hengitysteiden endoteelin toimintahäiriöiden ja verisuonten uudelleenmuodostumisen mekanismit ovat vielä huonosti ymmärrettyjä, mikä oli tutkimuksemme edellytys.

Työn tavoitteena oli tutkia endoteelin toimintaa lapsilla, joilla on toistuva obstruktiivinen keuhkoputkentulehdus ja keuhkoastma pahenemisvaiheen ja remission aikana.

Tutkimukseen osallistui yhteensä 147 sairasta 1–17-vuotiasta lasta. Taudin nosologisen muodon ja vaikeusasteen mukaan lapset jaettiin ryhmiin: toistuvaa obstruktiivista keuhkoputkentulehdusta sairastavat (ryhmä 1), ajoittaista keuhkoastmaa sairastavat (ryhmä 2), lievää jatkuvaa keuhkoastmaa sairastavat (ryhmä 3), keskivaikeaa tai vaikeaa jatkuvaa keuhkoastmaa sairastavat (ryhmä 4) taudin pahenemisvaiheessa (alaryhmät 1A, 2A, 3A, 4A) ja remissiovaiheessa olevat (alaryhmät 1B, 2B, 3B, 4B).

Endoteliini-1:n (ET-1) pitoisuus veressä määritettiin entsyymi-immunomäärityksellä käyttäen DRG:n (USA) standardireagensseja. NO-pitoisuus veressä määritettiin lopullisten metaboliittien (nitriitit (NO2) / nitraatit (NO3)) pitoisuuden perusteella kalorimetrisellä menetelmällä käyttäen Griessin reagensseja. Sydämen ja verisuonten Doppler-kaikukardiografia tehtiin Esaote Biomedican (Italia) AU 3 Partner -ultraäänilaitteella mittaamalla keuhkovaltimon keskimääräinen paine Kitobatakan menetelmän mukaisesti. Kontrolliryhmään kuului 13 käytännössä tervettä samanikäistä lasta, joilla ei ollut merkkejä akuuteista tai kroonisista sairauksista.

Aineiston tilastollinen analyysi suoritettiin käyttämällä tilastollisia Excel- tai Windows-ohjelmistopaketteja ja Statistica 7.0 For Windows -ohjelmistoa.

Koska tutkimukseen valittujen indikaattorien tasojen merkityksestä terveillä lapsilla ei ole tietoa, kontrolliryhmän lapsia tutkittiin normatiivisten parametrien määrittämiseksi.

Keuhkoastman ja toistuvan obstruktiivisen keuhkoputkentulehduksen pahenemisvaiheelle oli ominaista vaihtelevan vaikeusasteen keuhkojen ventilaatiohäiriöt. Kuten tiedetään, ventilaatiohäiriöt johtavat alveolaarisen hypoksian kehittymiseen, joka ei voi olla vaikuttamatta endoteelin toimintaan.

Pahenemisvaiheen parametreja arvioitaessa vasokonstriktoritekijä ET-1:n taso nousi merkittävästi kaikissa ryhmissä ja oli korkein vaikeaa ja kohtalaista keuhkoastmaa sairastavien lasten ryhmässä (alaryhmä 4A). Alaryhmän 4A taudinkululle oli ominaista voimakkaat obstruktiivisen tyyppiset ventilaatiohäiriöt, jotka johtivat alveolaariseen hypoksiaan, joka on voimakas ET-1:n indusoija. Hypoksian indusoivan roolin lisäksi tälle potilasryhmälle on ominaista voimakkaat immunopatologiset reaktiot sekä voimakkuuden että kulun keston suhteen, mikä myös edistää ET-1:n suurempaa vapautumista verisuonten endoteelista.

Kruskal-Wallis-menetelmällä tehty useiden vertailujen analyysi paljasti erittäin merkitsevän kriteerin H (H = 38,02, p = 0,0001), mikä antaa oikeuden väittää, että eri alaryhmien potilaiden ET-1-tasojen tilastolliset ominaisuudet pahenemisvaiheen aikana eroavat merkittävästi toisistaan, ja niiden taso riippuu potilaan kuulumisesta tiettyyn alaryhmään. Koska potilaat jaettiin ryhmiin taudin vakavuuden mukaan, voimme puhua ET-1-tason ja taudin vakavuuden välisestä suhteesta.

Alaryhmässä 1A endoteelin toimintahäiriölle oli siis ominaista kohtalainen ET-1-pitoisuuksien nousu ja nitraatti- ja nitriittipitoisuuksien lasku veressä. Alaryhmien 2A ja 3A potilailla (lievä astma) havaittiin ET-1-pitoisuuksien kohtalaisen nousun (0,1–0,13 ng/ml) taustalla luotettava nitriittipitoisuuksien lasku (4,44–4,64 μmol/l) verrattuna NO-aineenvaihdunnan indikaattoreiden kontrolliin ja tasaantumiseen nitraattipitoisuuksien suhteellisen nousun (31,54–33,48 μmol/l) ansiosta. Tätä epätasapainoa voidaan pitää ennusteellisesti epäsuotuisana, koska nitraattipitoisuuksien nousuun liittyy lisääntynyt lipidiperoksidaatio, erittäin aktiivisten vapaiden radikaalien määrä ja indusoituvan NO-syntaasin (iNOS) aktiivisuuden lisääntyminen verisuonten sileissä lihaksissa ja makrofageissa. Alaryhmän 4A potilailla, joilla oli vaikea keuhkoastma, epätasapaino oli vielä selvempi: korkean ET-1-pitoisuuden (jopa 0,2 ng/ml) taustalla havaittiin endoteelisen NO-syntaasin (eNOS) voimakkaampi esto, joka ilmeni nitriittien pitoisuuden laskuna (6,19 μmol/l) ja iNOS:n voimakkaana aktivoitumisena, mikä johti nitraattien ja NO-metaboliittien kokonaispitoisuuden nousuun verrattuna kontrolliryhmään.

ET-1-tason ja kroonisten obstruktiivisten keuhkosairauksien kulkua kuvaavien indikaattoreiden välisen funktionaalisen suhteen määrittämiseksi käytettiin moninkertaista lineaarista regressiomenetelmää, jossa merkityksettömät muuttujat suljettiin pois asteittain. Analyysin tuloksena saatiin matemaattinen malli:

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

Moninkertainen regressiokerroin R heijastaa tilastollisesti merkitsevän suhteen olemassaoloa ET-1-tason ja riippumattomien muuttujien (sairauden kesto) sekä keskimääräisen keuhkovaltimon paineen (PLA) välillä. Samalla määrityskerroin R2 mahdollistaa todeta, että ET-1-tason nousu 52,5 %:lla johtuu muutoksesta yhtälön riippumattomien muuttujien, nimittäin sairauden keston (p = 0,008) ja PLA:n (p = 0,022), tasoissa.

Arvioimalla NO-metaboliaa sen lopullisten metaboliittien (nitriitit, nitraatit) perusteella lapsilla alaryhmissä voidaan havaita, että se muuttui eri suuntiin. Alaryhmän 1A potilailla, joilla oli pahentunut toistuva obstruktiivinen keuhkoputkentulehdus, havaittiin NO-metaboliittien - sekä nitriittien että nitraattien - tason lasku, mikä viittasi NO-riippuvaisen endoteelin toiminnan puutteeseen, ja nitriittitason lasku oli selkein. Nykyvaiheessa veren nitriittitasoa pidetään endoteelin eNOS-aktiivisuuden ennustajana. Tämä viittaa eNO-syntetaasin voimakkaaseen estoon ja heikkoon iNO-vasteeseen.

Remissiovaiheen aikana ET-1-taso kaikissa ryhmissä pysyi kohtalaisen koholla, välillä 0,05–0,15 ng/ml, verrattuna kontrolliryhmään, ja se oli korkein alaryhmässä 4B, 0,15 ng/ml. Tällaiset ET-1-tasot osoittavat, että alaryhmässä 4B on muihin alaryhmiin verrattuna edelleen korkein vasokonstriktoritekijöiden (ET-1) metabolia verisuonten endoteelissa. Tämä voi johtua siitä, että vaikeaa keuhkoastmaa sairastavilla potilailla on edelleen piileviä obstruktiivisia muutoksia ulkoisen hengityksen toiminnassa, alveolaarinen hypoksia, joka stimuloi endoteelisolujen suurinta ET-1:n vapautumista.

Usean vertailun tuloksena määritetty erittäin merkitsevä Kruskal-Wallis-kriteeri H (H = 34,68, ^ = 0,0001) antaa oikeuden väittää, että eri alaryhmien ET-1-indikaattoreiden tilastolliset ominaisuudet eroavat merkittävästi toisistaan, ja niiden taso riippuu potilaan kuulumisesta yhteen tai toiseen ryhmään. Näin ollen, kuten pahenemisvaiheessa, voimme puhua yhteydestä ET-1-tason ja taudin vakavuuden välillä.

ET-1-tason ja kroonisten obstruktiivisten keuhkosairauksien kulun indikaattoreiden välisen korrelaation lisäanalyysi paljasti luotettavan suoran yhteyden ET-1-tason ja PLA:n välillä (r = +0,38, p < 0,014) remissiovaiheen potilailla.

Tutkituissa ryhmissä NO-aineenvaihdunta käyttäytyy eri tavalla. Toistuvaa obstruktiivista keuhkoputkentulehdusta sairastavien lasten ryhmässä (alaryhmä 1B) havaitaan veren nitriittipitoisuuden nousu 5,48 μmol/l:aan, vaikkakin se pysyy alhaisempana verrattuna kontrolliryhmään, ja nitraattipitoisuus nousee merkittävästi 41,45 μmol/l:aan, mitä voidaan pitää kompensoivana vasteena endoteelin NO-puutokselle. Lievää astmaa sairastavien lasten ryhmissä havaittiin nitriittipitoisuuksien kohtalainen nousu 5,6–6,45 μmol/l:aan (joka on alhaisempi kuin kontrolliryhmässä). Tätä voidaan pitää eNOS-aktiivisuuden lisääntymisenä ja NO-metaboliittien suojaavana vaikutuksena. Selkein NO-aineenvaihdunnan epätasapaino havaittiin alaryhmän 4B lapsilla, mikä ilmeni nitriittipitoisuuden laskuna pahenemisvaiheeseen verrattuna ja nitraattipitoisuuden nousuna. Nämä tiedot voivat viitata eNOS:n voimakkaaseen suppressioon jopa remission aikana ja iNOS:n jatkuvaan patologiseen aktiivisuuteen.

Suoritetun tutkimuksen tuloksena voidaan tehdä seuraavat johtopäätökset.

Lapsilla, joilla on toistuva obstruktiivinen keuhkoputkentulehdus ja keuhkoastma, havaittiin muutoksia endoteelista riippuvien tekijöiden (ET-1 ja NO-metaboliitit) tasoissa taudin vaiheesta ja vakavuudesta riippuen.

Taudin akuutissa vaiheessa kaikkien alaryhmien potilailla havaittiin yksisuuntaisia muutoksia ET-1-pitoisuuden nousun muodossa, ja muutokset olivat voimakkaimmat vaikeaa ja kohtalaista keuhkoastmaa sairastavilla potilailla, jopa 0,2 ng/ml tasolle asti.

ET-1-tason ja kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden kulkua kuvaavien indikaattoreiden (taudin kesto) ja keuhkovaltimon keskimääräisen paineen tason välillä on osoitettu olevan toiminnallinen suhde potilailla, joilla on toistuva obstruktiivinen keuhkoputkentulehdus ja keuhkoastma taudin pahenemisvaiheessa.

NO-metaboliittien (nitraattien, nitriitien) pitoisuuksien muutokset olivat luonteeltaan monisuuntaisia, nitriittien pysyvän laskun muodossa pahenemis- ja remissiovaiheissa ja nitraattien tason nousun muodossa pääasiassa vaikeassa keuhkoastmassa.

Toistuvaa obstruktiivista keuhkoputkentulehdusta ja keuhkoastmaa sairastavilla potilailla havaittiin endoteelin toimintahäiriö, joka oli selvempi akuutissa vaiheessa olevilla potilailla. Se ilmeni vasokonstriktiona, keskimääräisen PLA:n ja ET-1:n tason nousuna, jonka synteesiä indusoivat hypoksia ja patoimmunologiset reaktiot. Samanaikaisesti NO-metaboliitin (nitriitin) alhainen taso liittyy endoteelin NO-syntetaasin estoon, ja nitraattitason nousu liittyy patogeenisen NO:n (indusoituvan NO:n) tuotantoon, mikä voi toimia tekijänä, joka johtaa endoteelin tuhoutumiseen ja patologisen prosessin ylläpitämiseen keuhkoissa.

VV Polyakov, professori AS Senatorova. Endoteelin toimintahäiriön kliininen merkitys lapsilla, joilla on toistuva obstruktiivinen keuhkoputkentulehdus ja keuhkoastma // International Medical Journal nro 4 2012

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