Klinični pomen endotelijske disfunkcije pri otrocih s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom in bronhialno astmo

Bronhialna astma (BA) je ena najpogostejših otroških bolezni. Epidemiološke študije zadnjih let kažejo, da za to boleznijo trpi 5 do 10 % otrok, ta številka pa se vsako leto povečuje. Resno zaskrbljujoče je tudi povečanje umrljivosti zaradi bronhialne astme in število hospitalizacij v pediatričnih ustanovah. V zadnjih letih je endotelijska disfunkcija zelo zanimiva za raziskovalce, ki preučujejo mehanizme razvoja bronhialne astme. Endotelij je presnovno aktivna, visoko specializirana enoslojna plast celic, ki obdajajo vse žile človeškega telesa. Endotelijske celice, ki se specifično odzivajo na različne molekularne signale, opravljajo različne funkcije, vključno s transportom, pregrado, sodelujejo pri presnovi zunajceličnega matriksa, biosintezi različnih citokinov, angiogenezi, uravnavajo procese strjevanja krvi, žilni tonus in imunsko-vnetne reakcije ter sodelujejo pri proizvodnji in presnovi dušikovega oksida. Endotel sodeluje pri uravnavanju sistemskega in pljučnega žilnega tonusa z tvorbo in sproščanjem vazodilatacijskih in vazokonstriktorskih snovi, zlasti endotelina-1 in endotelijsko odvisnega relaksacijskega faktorja - dušikovega oksida (NO). Disfunkcija endotelija, ki nastane pod vplivom škodljivih dejavnikov (mehanskih, infekcijskih, presnovnih, imunskih kompleksov itd.), močno spremeni smer njegove endokrine aktivnosti v nasprotno: tvorijo se vazokonstriktorji, endotelini, koagulanti. Disfunkcija endotelija poruši razmerje med NO (antitrombotično sredstvo, antikoagulant, vazodilatator) in peroksinitratom - presnovkom NO, kar poveča raven oksidativnega stresa, kar vodi do različnih patofizioloških reakcij. V zadnjem desetletju raziskovalci poudarjajo škodljiv učinek provnetnih citokinov (IL-1-β, TNF-a, IL-8 itd.) na žilni endotelij, kar sproži kaskado procesov od lokalne vazokonstrikcije in sproščanja rastnih faktorjev do procesov preoblikovanja žilne stene. V zvezi s tem je še posebej zanimivo vprašanje povezave med imunsko-vnetno aktivacijo in stanjem žilnega endotelija pri bolnikih z bronhialno astmo. Endotelijska disfunkcija velja za enega od možnih patogenetskih mehanizmov za razvoj bronhialne astme. Morfološko imajo bolniki z bronhialno astmo povečanje prečnega prereza submukozne plasti krvnih žil, povečanje števila žil v stenah dihalnih poti in odebelitev intime. Podobni elementi preoblikovanja so zaznani že v otroštvu ob ozadju blagega poteka bronhialne astme.

Mehanizmi endotelijske disfunkcije in preoblikovanja žil v dihalih so še vedno slabo razumljeni, kar je bil predpogoj za našo študijo.

Cilj dela je bil preučiti delovanje endotelija pri otrocih s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom in bronhialno astmo v obdobju poslabšanja in remisije.

Pregledanih je bilo skupno 147 bolnih otrok, starih od 1 do 17 let. Glede na nozološke oblike in resnost bolezni so bili otroci razdeljeni v skupine: bolniki s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom (skupina 1), intermitentno bronhialno astmo (skupina 2), perzistentno bronhialno astmo blage stopnje (skupina 3), perzistentno bronhialno astmo zmerne ali hude stopnje (skupina 4) med poslabšanjem bolezni (podskupine 1A, 2A, 3A, 4A) in v obdobju remisije (podskupine 1B, 2B, 3B, 4B).

Raven endotelina-1 (ET-1) v krvi je bila določena z encimsko-imunološko metodo z uporabo standardnih reagentov podjetja DRG (ZDA). NO v krvi je bil določen z ravnjo končnih metabolitov (nitriti (NO2) / nitrati (NO3)) s kalorimetrično metodo z uporabo Griessovih reagentov. Dopplerjeva ehokardiografija srca in krvnih žil je bila izvedena na ultrazvočni napravi AU 3 Partner podjetja Esaote Biomedica (Italija) z merjenjem povprečnega tlaka v pljučni arteriji po Kitobataki. Kontrolno skupino je vključevalo 13 praktično zdravih otrok iste starosti brez znakov akutnih ali kroničnih bolezni.

Statistična analiza podatkov je bila izvedena z uporabo statističnih paketov Excel za Windows in Statistica 7.0 za Windows.

Glede na pomanjkanje podatkov o pomembnosti ravni kazalnikov, izbranih za študijo pri zdravih otrocih, so bili otroci v kontrolni skupini pregledani za določitev normativnih parametrov.

Obdobje poslabšanja bronhialne astme in ponavljajočega se obstruktivnega bronhitisa je bilo značilno za motnje pljučne ventilacije različne stopnje. Kot je znano, motnje ventilacije vodijo do razvoja alveolarne hipoksije, kar ne more vplivati na stanje endotelijske funkcije.

Pri ocenjevanju parametrov v obdobju poslabšanja se je raven vazokonstriktornega faktorja ET-1 v vseh skupinah znatno povečala in je bila najvišja v skupini otrok s hudo in zmerno bronhialno astmo (podskupina 4A). Potek bolezni v podskupini 4A so zaznamovale izrazite motnje ventilacije obstruktivnega tipa, ki so vodile v alveolarno hipoksijo, ki je močan induktor ET-1. Poleg indukcijske vloge hipoksije so za to skupino bolnikov značilne izrazite imunopatološke reakcije tako po intenzivnosti kot po trajanju poteka, ki prispevajo tudi k večjemu sproščanju ET-1 iz žilnega endotelija.

Izvedena analiza večkratnih primerjav z metodo Kruskal-Wallis je pokazala zelo pomemben kriterij H (H = 38,02, p = 0,0001), kar daje pravico trditi, da se statistične značilnosti ravni ET-1 pri bolnikih iz različnih podskupin med obdobjem poslabšanja med seboj bistveno razlikujejo, njihova raven pa je odvisna od pripadnosti bolnika določeni podskupini. Ker so bili bolniki razdeljeni v skupine glede na resnost bolezni, lahko govorimo o prisotnosti povezave med ravnjo ET-1 in resnostjo bolezni.

Tako je bila v podskupini 1A endotelijska disfunkcija značilna po zmernem povečanju ravni ET-1 in zmanjšanju ravni nitratov in nitritov v krvi. Pri bolnikih v podskupinah 2A in 3A (blaga bronhialna astma) je bilo ob zmernem povečanju ravni ET-1 (0,1–0,13 ng/ml) v primerjavi s kontrolo opaženo zanesljivo zmanjšanje ravni nitritov (4,44–4,64 μmol/l) in izenačitev kazalnikov presnove NO zaradi relativnega povečanja ravni nitratov (31,54–33,48 μmol/l). To neravnovesje lahko štejemo za prognostično neugodno, saj je povečanje ravni nitratov povezano s povečano lipidno peroksidacijo, visoko aktivnimi prostimi radikali in povečanjem aktivnosti inducibilne NO sintaze (iNOS) v gladkih mišicah žil in makrofagih. Pri bolnikih v podskupini 4A s hudo bronhialno astmo je bilo neravnovesje še bolj izrazito: na ozadju visoke ravni ET-1 (do 0,2 ng/ml) je bila opažena izrazitejša inhibicija endotelijske NO sintaze (eNOS), kar se je kazalo v zmanjšanju ravni nitritov (6,19 μmol/l) in izraziti aktivaciji iNOS, kar je povzročilo povečanje ravni nitratov in skupnih presnovkov NO v primerjavi s kontrolno skupino.

Za ugotovitev prisotnosti funkcionalne povezave med nivojem ET-1 in kazalniki, ki označujejo potek kroničnih obstruktivnih pljučnih bolezni, je bil uporabljen postopek večkratne linearne regresije s postopnim izključevanjem nepomembnih spremenljivk. Kot rezultat analize je bil pridobljen matematični model:

ET-1 = -0,00368 + (0,0142 x trajanje bolezni) + (0,00532 x PLA), kjer je R = 0,672; R2 = 0,525; dbf = 2; F = 8,408; p = 0,001.

Koeficient večkratne regresije R odraža prisotnost statistično značilne povezave med ravnijo ET-1 in neodvisnimi spremenljivkami (trajanje bolezni) ter povprečnim tlakom v pljučni arteriji (PLA). Hkrati koeficient determinacije R2 omogoča trditi, da je povečanje ravni ET-1 za 52,5 % posledica spremembe ravni neodvisnih spremenljivk te enačbe, in sicer trajanja bolezni (p = 0,008) in PLA (p = 0,022).

Pri ocenjevanju presnove NO glede na njegove končne metabolite (nitrite, nitrate) pri otrocih v podskupinah lahko opazimo, da se je spreminjala v različne smeri. Pri bolnikih iz podskupine 1A s poslabšanjem ponavljajočega se obstruktivnega bronhitisa je bilo opaženo zmanjšanje ravni metabolitov NO – tako nitritov kot nitratov –, kar kaže na pomanjkanje NO-odvisne endotelijske funkcije, pri čemer je bilo najbolj izrazito zmanjšanje ravni nitritov. V sedanji fazi se raven nitritov v krvi šteje za napovedovalec aktivnosti endotelijske eNOS. To kaže na izrazito zaviranje eNO sintetaze in šibek odziv iNO.

Med obdobjem remisije je raven ET-1 v vseh skupinah ostala zmerno povišana v območju 0,05–0,15 ng/ml v primerjavi s kontrolno skupino in je bila najbolj povišana v podskupini 4B, na 0,15 ng/ml. Takšne ravni ET-1 kažejo, da podskupina 4B v primerjavi z drugimi podskupinami ohranja najvišjo presnovo vazokonstriktornih faktorjev (ET-1) v žilnem endoteliju. To je lahko posledica dejstva, da bolniki s hudo bronhialno astmo ohranjajo latentne obstruktivne spremembe v funkciji zunanjega dihanja, alveolarno hipoksijo, ki spodbuja največje sproščanje ET-1 iz endotelijskih celic.

Visoko pomemben kriterij Kruskal-Wallis H (H = 34,68, ^ = 0,0001), ugotovljen kot rezultat večkratne primerjave, daje pravico trditi, da se statistične značilnosti kazalnikov ET-1 različnih podskupin med seboj bistveno razlikujejo, njihova raven pa je odvisna od pripadnosti bolnika eni ali drugi skupini. Tako kot v obdobju poslabšanja lahko govorimo o prisotnosti povezave med ravnjo ET-1 in resnostjo bolezni.

Dodatna analiza korelacije med ravnjo ET-1 in kazalniki poteka kroničnih obstruktivnih pljučnih bolezni je pokazala prisotnost zanesljive neposredne povezave med ravnjo ET-1 in PLA (r = +0,38, p < 0,014) pri bolnikih v obdobju remisije.

Presnova NO v preučevanih skupinah poteka različno. V skupini otrok s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom (podskupina 1B) je opaziti zvišanje ravni nitritov v krvi na 5,48 μmol/l, čeprav ostajajo znižane v primerjavi s kontrolno skupino, in izrazito zvišanje ravni nitratov na 41,45 μmol/l, kar lahko razumemo kot kompenzacijski odziv na pomanjkanje endotelijskega NO. V skupinah otrok z blago bronhialno astmo je bilo opaženo zmerno zvišanje nitritov na 5,6–6,45 μmol/l (kar je manj kot v kontrolni skupini). To lahko razumemo kot povečanje aktivnosti eNOS in zaščitni učinek presnovkov NO. Najbolj izrazito neravnovesje v presnovi NO je bilo opaženo pri otrocih podskupine 4B, ki se je kazalo v zmanjšanju ravni nitritov v primerjavi s fazo poslabšanja in zvišanju ravni nitratov. Ti podatki lahko kažejo na izrazito zaviranje eNOS tudi med remisijo in vztrajno patološko aktivnost iNOS.

Kot rezultat opravljene raziskave je mogoče sklepati naslednje.

Pri otrocih s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom in bronhialno astmo so bile ugotovljene spremembe v ravneh endotelijsko odvisnih faktorjev (presnovkov ET-1 in NO), odvisno od stadija in resnosti bolezni.

V akutni fazi bolezni so se pri bolnikih vseh podskupin pojavile enosmerne spremembe v obliki povečanja ravni ET-1, pri čemer so bile spremembe najbolj izrazite pri bolnikih s hudo in zmerno bronhialno astmo do ravni 0,2 ng/ml.

Dokazan je obstoj funkcionalne povezave med ravnjo ET-1 in kazalniki, ki označujejo potek kronične obstruktivne pljučne bolezni (trajanje bolezni), ter ravnjo povprečnega tlaka v pljučni arteriji pri bolnikih s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom in bronhialno astmo med poslabšanjem bolezni.

Spremembe ravni metabolitov NO (nitrati, nitriti) so bile večsmerne narave, v obliki vztrajnega zmanjšanja nitritov v fazah poslabšanja in remisije ter povečanja ravni nitratov, predvsem pri hudi bronhialni astmi.

Pri bolnikih s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom in bronhialno astmo so odkrili prisotnost endotelijske disfunkcije, ki je bila bolj izrazita pri bolnikih v akutni fazi, kar se je kazalo v obliki vazokonstrikcije, povečanja povprečne PLA in ravni ET-1, katerega sintezo so povzročile hipoksija in patoimunološke reakcije. Hkrati je nizka raven presnovka NO (nitrita) povezana z zaviranjem endotelijske NO-sintetaze, povečana raven nitrata pa s proizvodnjo patogenega NO (inducibilnega NO), ki bi lahko služil kot dejavnik, ki vodi do uničenja endotelija in vzdrževanja patološkega procesa v pljučih.

V. V. Polyakov, prof. A. S. Senatorova. Klinični pomen endotelijske disfunkcije pri otrocih s ponavljajočim se obstruktivnim bronhitisom in bronhialno astmo // Mednarodni medicinski časopis št. 4 2012

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