Klinický význam endoteliální dysfunkce u dětí s recidivující obstrukční bronchitidou a bronchiálním astmatem

Bronchiální astma (BA) je jedním z nejčastějších dětských onemocnění. Epidemiologické studie posledních let ukazují, že touto nemocí trpí 5 až 10 % dětí a toto číslo se každoročně zvyšuje. Závažné znepokojení vyvolává také nárůst úmrtnosti na bronchiální astma a počet hospitalizací v pediatrických zařízeních. V posledních letech je endoteliální dysfunkce velkým zájmem vědců studujících mechanismy vývoje bronchiálního astmatu. Endotel je metabolicky aktivní, vysoce specializovaná monovrstva buněk vystýlající všechny cévy lidského těla. Endoteliální buňky, specificky reagující na různé molekulární signály, plní řadu funkcí, včetně transportních, bariérových, podílejí se na metabolismu extracelulární matrix, biosyntéze různých cytokinů, angiogenezi, regulují procesy srážení krve, cévní tonus a imunitně-zánětlivé reakce, podílejí se na produkci a metabolismu oxidu dusnatého. Endotel se podílí na regulaci systémového a plicního cévního tonu tvorbou a uvolňováním vazodilatačních a vazokonstrikčních látek, zejména endotelinu-1 a endotel-dependentního relaxačního faktoru - oxidu dusnatého (NO). Dysfunkce endotelu, ke které dochází pod vlivem poškozujících činitelů (mechanických, infekčních, metabolických, imunitních komplexů atd.), prudce mění směr jeho endokrinní aktivity k opačnému: tvoří se vazokonstriktory, endoteliny, koagulancia. Dysfunkce endotelu narušuje poměr mezi NO (antiagregační látka, antikoagulant, vazodilatátor) a peroxynitrátem - metabolitem NO, což zvyšuje hladinu oxidačního stresu, který vede k různým patofyziologickým reakcím. V posledním desetiletí vědci zdůrazňují škodlivý vliv prozánětlivých cytokinů (IL-1-β, TNF-a, IL-8 atd.) na cévní endotel, což spouští kaskádu procesů od lokální vazokonstrikce a uvolňování růstových faktorů až po procesy remodelace cévní stěny. V tomto ohledu je obzvláště zajímavá otázka vztahu mezi imunitně-zánětlivou aktivací a stavem cévního endotelu u pacientů s bronchiálním astmatem. Endoteliální dysfunkce je považována za jeden z možných patogenetických mechanismů rozvoje bronchiálního astmatu. Morfologicky mají pacienti s bronchiálním astmatem zvětšení průřezu submukózní vrstvy cév, zvýšení počtu cév ve stěnách dýchacích cest a ztluštění intimy. Podobné prvky remodelace jsou detekovány již v dětství na pozadí mírného průběhu bronchiálního astmatu.

Mechanismy endoteliální dysfunkce a cévní remodelace v dýchacích cestách jsou stále nedostatečně pochopeny, což sloužilo jako předpoklad pro naši studii.

Cílem práce bylo studovat funkci endotelu u dětí s recidivující obstrukční bronchitidou a bronchiálním astmatem v období exacerbace a remise.

Celkem bylo vyšetřeno 147 nemocných dětí ve věku 1-17 let. Děti byly rozděleny do skupin podle nozologických forem a závažnosti onemocnění: pacienti s recidivující obstrukční bronchitidou (skupina 1), intermitentním bronchiálním astmatem (skupina 2), perzistujícím bronchiálním astmatem lehkého stupně (skupina 3), perzistujícím bronchiálním astmatem středně těžkého nebo těžkého stupně (skupina 4) v období exacerbace onemocnění (respektive podskupiny 1A, 2A, 3A, 4A) a v období remise (respektive podskupiny 1B, 2B, 3B, 4B).

Hladina endotelinu-1 (ET-1) v krvi byla stanovena metodou enzymatického imunotestu s použitím standardních činidel od DRG (USA). NO v krvi byl stanoven hladinou konečných metabolitů (dusitany (NO2) / dusičnany (NO3)) kalorimetrickou metodou s použitím Griessových činidel. Dopplerovská echokardiografie srdce a cév byla provedena na ultrazvukovém přístroji AU 3 Partner od Esaote Biomedica (Itálie) s měřením průměrného tlaku v plicní tepně dle Kitobataky. Kontrolní skupinu tvořilo 13 prakticky zdravých dětí stejného věku bez známek akutního nebo chronického onemocnění.

Statistická analýza dat byla provedena pomocí statistických balíčků Excel pro Windows a Statistica 7.0 pro Windows.

Vzhledem k nedostatku údajů o významnosti hladin ukazatelů vybraných pro studii u zdravých dětí byly děti v kontrolní skupině vyšetřeny za účelem stanovení normativních parametrů.

Období exacerbace bronchiálního astmatu a recidivující obstrukční bronchitidy bylo charakterizováno poruchami plicní ventilace různého stupně závažnosti. Jak je známo, poruchy ventilace vedou k rozvoji alveolární hypoxie, která nemůže jinak než ovlivnit stav endoteliální funkce.

Při hodnocení parametrů v období exacerbace se hladina vazokonstrikčního faktoru ET-1 významně zvýšila ve všech skupinách a byla nejvyšší ve skupině dětí s těžkým a středně těžkým bronchiálním astmatem (podskupina 4A). Průběh onemocnění v podskupině 4A se vyznačoval výraznými poruchami ventilace obstrukčního typu, vedoucími k alveolární hypoxii, která je silným induktorem ET-1. Kromě indukční role hypoxie se tato skupina pacientů vyznačuje výraznými imunopatologickými reakcemi jak v intenzitě, tak v délce trvání průběhu, které také přispívají k většímu uvolňování ET-1 cévním endotelem.

Provedená analýza vícenásobných srovnání Kruskal-Wallisovou metodou odhalila vysoce významné kritérium H (H = 38,02, p = 0,0001), které opravňuje k tvrzení, že statistické charakteristiky hladin ET-1 u pacientů z různých podskupin během období exacerbace se od sebe významně liší a jejich hladina závisí na příslušnosti pacienta k určité podskupině. Vzhledem k tomu, že pacienti byli rozděleni do skupin podle závažnosti onemocnění, můžeme hovořit o existenci vztahu mezi hladinou ET-1 a závažností onemocnění.

V podskupině 1A byla tedy endoteliální dysfunkce charakterizována mírným zvýšením hladin ET-1 a snížením hladin dusičnanů a dusitanů v krvi. U pacientů v podskupinách 2A a 3A (lehké bronchiální astma) došlo na pozadí mírného zvýšení hladin ET-1 (0,1-0,13 ng/ml) k spolehlivému snížení hladin dusitanů (4,44-4,64 μmol/l) ve srovnání s kontrolou a k vyrovnání ukazatelů metabolismu NO v důsledku relativního zvýšení hladin dusičnanů (31,54-33,48 μmol/l). Tuto nerovnováhu lze považovat za prognosticky nepříznivou vzhledem k tomu, že zvýšení hladin dusičnanů je spojeno se zvýšenou peroxidací lipidů, vysoce aktivními volnými radikály a zvýšením aktivity indukovatelné NO syntázy (iNOS) v hladkých svalech cév a makrofágech. U pacientů v podskupině 4A s těžkým bronchiálním astmatem byla nerovnováha ještě výraznější: na pozadí vysoké hladiny ET-1 (až 0,2 ng/ml) byla zaznamenána výraznější inhibice endoteliální NO syntázy (eNOS), která se projevila poklesem hladiny dusitanů (6,19 μmol/l) a výraznou aktivací iNOS, což vedlo ke zvýšení hladiny dusičnanů a celkových metabolitů NO ve srovnání s kontrolní skupinou.

Pro zjištění přítomnosti funkčního vztahu mezi hladinou ET-1 a ukazateli charakterizujícími průběh chronické obstrukční plicní nemoci byl použit postup vícenásobné lineární regrese s postupným vyloučením nevýznamných proměnných. Výsledkem analýzy byl matematický model:

ET-1 = -0,00368 + (0,0142 x délka trvání onemocnění) + (0,00532 x PLA), kde R = 0,672; R2 = 0,525; dbf = 2; F = 8,408; p = 0,001.

Koeficient vícenásobné regrese R odráží přítomnost statisticky významného vztahu mezi hladinou ET-1 a nezávislými proměnnými (délkou trvání onemocnění), jakož i průměrným tlakem v plicní tepně (PLA). Zároveň koeficient determinace R2 umožňuje konstatovat, že zvýšení hladiny ET-1 o 52,5 % je způsobeno změnou hladiny nezávislých proměnných této rovnice, a to délkou trvání onemocnění (p = 0,008) a PLA (p = 0,022).

Při hodnocení metabolismu NO podle jeho konečných metabolitů (dusitanů, dusičnanů) u dětí v podskupinách lze konstatovat, že se měnil různými směry. U pacientů v podskupině 1A s exacerbací recidivující obstrukční bronchitidy byl zaznamenán pokles hladiny metabolitů NO – dusitanů i dusičnanů – což naznačuje deficit NO-dependentní endoteliální funkce, s nejvýraznějším poklesem hladiny dusitanů. V současné době je hladina dusitanů v krvi považována za prediktor endoteliální aktivity eNOS. To naznačuje výraznou inhibici eNO syntetázy a slabou iNO odpověď.

Během období remise zůstala hladina ET-1 ve všech skupinách mírně zvýšená v rozmezí 0,05-0,15 ng/ml ve srovnání s kontrolní skupinou a byla nejvíce zvýšena v podskupině 4B na 0,15 ng/ml. Takové hladiny ET-1 naznačují, že podskupina 4B si ve srovnání s ostatními podskupinami zachovává nejvyšší metabolismus vazokonstrikčních faktorů (ET-1) v cévním endotelu. To může být způsobeno tím, že pacienti s těžkým bronchiálním astmatem si zachovávají latentní obstrukční změny ve funkci zevního dýchání, alveolární hypoxii, která stimuluje nejvyšší uvolňování ET-1 endotelovými buňkami.

Vysoce významné Kruskal-Wallisovo kritérium H (H = 34,68, ^ = 0,0001), stanovené v důsledku vícenásobného srovnání, dává právo tvrdit, že statistické charakteristiky indikátorů ET-1 různých podskupin se od sebe významně liší a jejich úroveň závisí na příslušnosti pacienta k té či oné skupině. Stejně jako v období exacerbace tedy můžeme hovořit o přítomnosti souvislosti mezi hladinou ET-1 a závažností onemocnění.

Další analýza korelace mezi hladinou ET-1 a ukazateli průběhu chronické obstrukční plicní nemoci odhalila přítomnost spolehlivého přímého vztahu mezi hladinou ET-1 a PLA (r = +0,38, p

Metabolismus NO se ve studovaných skupinách chová odlišně. Ve skupině dětí s recidivující obstrukční bronchitidou (podskupina 1B) je zaznamenán nárůst hladiny dusitanů v krvi na 5,48 μmol/l, i když zůstávají snížené ve srovnání s kontrolní skupinou, a výrazný nárůst hladiny dusičnanů na 41,45 μmol/l, což lze považovat za kompenzační reakci na endoteliální deficit NO. Ve skupinách dětí s lehkým bronchiálním astmatem byl zaznamenán mírný nárůst dusitanů na 5,6–6,45 μmol/l (což je méně než v kontrolní skupině). To lze považovat za zvýšení aktivity eNOS a ochranný účinek metabolitů NO. Nejvýraznější nerovnováha v metabolismu NO byla zaznamenána u dětí podskupiny 4B, která se projevila poklesem hladiny dusitanů ve srovnání s fází exacerbace a zvýšením hladiny dusičnanů. Tato data mohou naznačovat výrazné potlačení eNOS i během remise a přetrvávající patologickou aktivitu iNOS.

V důsledku provedeného výzkumu lze vyvodit následující závěry.

U dětí s recidivující obstrukční bronchitidou a bronchiálním astmatem byly zjištěny změny hladin endotelově závislých faktorů (metabolitů ET-1 a NO) v závislosti na stadiu a závažnosti onemocnění.

V akutní fázi onemocnění vykazovali pacienti všech podskupin jednosměrné změny ve formě zvýšení hladiny ET-1, přičemž nejvýraznější změny byly u pacientů s těžkým a středně těžkým bronchiálním astmatem až do úrovně 0,2 ng/ml.

Byla prokázána existence funkčního vztahu mezi hladinou ET-1 a ukazateli charakterizujícími průběh chronické obstrukční plicní nemoci (délka trvání onemocnění) a úrovní průměrného tlaku v plicní tepně u pacientů s recidivující obstrukční bronchitidou a bronchiálním astmatem během exacerbace onemocnění.

Změny hladin metabolitů NO (dusičnanů, dusitanů) měly vícesměrný charakter, a to v podobě přetrvávajícího poklesu dusitanů ve fázích exacerbace a remise a zvýšení hladiny dusičnanů, zejména u těžkého bronchiálního astmatu.

U pacientů s recidivující obstrukční bronchitidou a bronchiálním astmatem byla zjištěna přítomnost endoteliální dysfunkce, výraznější u pacientů v akutním stádiu, která se projevovala ve formě vazokonstrikce, zvýšení průměrné PLA a hladiny ET-1, jehož syntéza byla indukována hypoxií a patoimunologickými reakcemi. Zároveň je nízká hladina metabolitu NO (dusitanů) spojena s inhibicí endoteliální NO syntetázy a zvýšení hladiny nitrátů s produkcí patogenního NO (inducibilního NO), které by mohlo sloužit jako faktor vedoucí k destrukci endotelu a udržení patologického procesu v plicích.

VV Polyakov, Prof. A.S. Senatorova. Klinický význam endoteliální dysfunkce u dětí s recidivující obstrukční bronchitidou a bronchiálním astmatem // International Medical Journal č. 4 2012

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