Автореферат и диссертация по медицине (14.01.04) на тему:КЛИНИКО–ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОКСИДАТИВНОГО СТРЕССА, УРИКЕМИИ И ЦИТОКИНОВОГО СТАТУСА ПРИ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЕ

Актуальность проблемы

Бронхиальная астма (БА) является распространенным во всем мире хроническим заболеванием, представляющим значительную социальную проблему, как для, детей, так и для взрослых, и продолжает оставаться одной из сложнейших проблем современной медицины [120, 127, 132, 148; Ь76, 185; 216]. Заболеваемость Б А в разных странах мира, независимо1 от уровня ' развития, охватывает от 4% до 12% населения. По официальным данным' распространенность БА в России едва достигает 1%. В то- же время в нескольких специальных эпидемиологических исследованиях, выполненных в соответствии с рекомендациями Европейского респираторного общества, показано, что распространенность БА среди взрослого населения нашей страны, также как и в большинстве европейских стран, составляет 5%, а среди детей-7% [113, 134; 158, 167, 181, 202, 216, 217]. Эти-данные свидетельствуют оу характерной« для, России гиподиагностике БА, в основе которой лежат неполное раскрытие патогенеза заболевания и отсутствие более информативных научно обоснованных диагностических критериев. Существовавшая до недавнего времени аллергическая- теория объясняет механизм развития БА недостаточно, что явилось причиной появления гипотезы о гетерогенности БА [28, 45, 55; 67,115, 129, 130, 1-31]. Согласно современной концепции, БА - это заболевание, в основе которого лежит хроническое воспаление дыхательных путей, в- котором играют роль многие клетки и клеточные элементы [11, 16, 26, 38, 49; 50, 71, 86, 109, 127, 133; 137, 144, 163, 216]. Все большее значение придается выработке цитокинов иммунокомпетентными клетками, как важному фактору в развитии и поддержании реакции воспаления и местного поражения тканей. Наиболее важное место среди них занимают интерлейкины и фактор некроза опухоли-а [48, 52, 68, 102, 106, 111, 120, 135, 148, 155, 179, 189, 204, 229, 235, 256].

Увеличение проницаемости сосудов, экспрессия молекул адгезии на эндотелии и адгезия лейкоцитов к эндотелию усиливается действием провоспалительных цитокинов ТЫР-а, 1Ь-1р, 1Ъ-8, так называемых медиаторов поздней фазы. Именно 1Ь-8 наиболее эффективен в создании градиента для хемотаксиса, стимулируют процесс диапедеза фагоцитирующих клеток через сосудистую стенку в очаг воспаления, инициирует респираторный взрыв [110, 112, 148; 181, 194, 204, 207, 219]. Таким образом, в воспалении при, БА участвуют два компонента: собственно клеточный - накопление и функционирование фагоцитирующих клеток и сосудистый. В связи с этим особый» интерес представляет вопрос о соотношении уровней' про- и противовоспалительных цитокинов1С активностью воспалительного процесса при БА.

В настоящее время считается общепризнанным, что избыточная продукция свободных радикалов и обусловленный ею окислительный стресс являются важнейшими механизмами инициирования и прогрессирования воспалительных заболеваний- бронхолегочной системы, в том числе БА. Легочная ткань в* силу своей метаболической активности и функциональной способности непосредственно соприкасаться с кислородом воздуха обладает повышенной чувствительностью' к состоянию окислительного стресса и нарушению в системе "оксиданты - антиоксиданты" [53, 69, 89, 167, 181, 211].

Накоплены многочисленные данные о важной патогенетической роли перекисного окисления липидов, являющегося неотъемлемой составляющей окислительного стресса. Значительно меньше внимания уделялось вопросу о* возможности и наличии в условиях оксидативного стресса окислительной модификации белковых структур. Вместе с тем, как свидетельствуют исследования последних лет, влияние активных форм кислорода наряду с липидами распространяется и на белки, в том числе на белковые компоненты ферментов, рецепторов, ионных каналов плазматических мембран, определяющих возможность нормального функционирования различных клеток и тканей в целостном организме. Посттрансляционная модификация белка является начальной реакцией клетки на изменение условий ее функционирования, а ее продукты (карбонильные производные) являются маркерами раннего окислительного стресса [72, 75, 79, 80, 185,.201, 259, 265]. Одновременно с этим модификации белка, облегчающие его протеолитический распад, служат сигналами для изменения метаболизма клетки, а также участвуют в срочной адаптации; клетки к. изменившимся условиям; [108, 173; 196,. 209; 215,. 228; 305]. Поэтому исследование процессов свободнорадикального ОКИСЛеНИЯ- беЛКОВ При ПаТОЛОГИИ; брОНХОЛеГОЧНОЙ СИСТеМЫ В; настоящее времяшриобретает актуальность и является одним из.перспективных направлений; способных внести реальный вклад в понимание патогенеза целого» ряда заболеваний: Однако в источниках литературы не удалось; найти достаточного количества фактов по- изучению окислительной, модификации белковых молекул в.оценке степени метаболических нарушений у больных БА.

Авторы- экспериментальных исследований показали высокую информативность гиперурикемии при гипоксии - главной; причины развития метаболических нарушений при острых бронхо-легочных заболеваниях, поскольку мочевая кислота является конечным продуктом пуринового обмена [45, 107, 130, 142, 145; 158; 171, 293]. Отмечая относительно высокую-частоту гиперурикемии при БА, некоторые авторы предполагают, что динамика гиперурикемии определяет регресс БА [103, 115,. 124, 139; 178]. Однако вопросы диагностики урикопатии; ее г влияние на состояние : больных БА изучены недостаточно; а данные об особенностях клинического течения.БА.при нарушении пуринового обмена Iюлносгыо отсутствуют [22, 51, 59; 85, 107, 147, 158;-171, 250,. 299; 300]. Изучение данной проблемы вызывает определенный интерес с целью > разработки эффективных методов, диагностики^ степени тяжести и прогнозирования течения БА. Тем интереснее это направление, что мочевая- кислота относится к числу наиболее эффективных растворимых низкомолекулярных антиоксидантов сыворотки крови: на долю мочевой кислоты приходится от 35 до 65% активности антиоксидантной защиты липопротеинов от свободно-радикального окисления [4, 28, 69, 96, 136, 139, 178, 201,266, 233,300].

Цель исследования

Оптимизация диагностики и прогнозирования течения бронхиальной астмы на основе комплексного исследования показателей цитокиновой регуляции, окислительного стресса, количественного содержания в сыворотке крови С - реактивного протеина и мочевой кислоты.

Задачи исследования:

1. Изучить изменение показателей цитокинового обмена и количественного содержания! С т реактивного' протеина в сыворотке крови у больных бронхиальной астмой в зависимости от степени тяжести и длительности заболевания в динамике наблюдения

2. Изучить изменение показателей перекисной модификации белков и липидов, активности антиоксидантной системы у больных бронхиальной астмой в зависимости от степени тяжести, и длительности заболевания в динамике наблюдения

3. Изучить диагностическое значение уровня мочевой кислоты периферической крови при бронхиальной астме различной степени тяжести и длительности заболевания в динамике наблюдения

4. На основе множественного регрессионного анализа изучаемых показателей создать модель диагностики степени тяжести бронхиальной астмы с построением уравнения регрессии.

Научная, новизна.

Впервые у больных бронхиальной астмой и соматически здоровых лиц Астраханского региона проведено комплексное изучение показателей цитокиновой регуляции, свободно-радикального окисления белков и липидов, антиоксидантной защиты, количественного содержания С - реактивного протеина и мочевой кислоты в сыворотке крови, основанное на ведущих патогенетических механизмах развития бронхиальной астмы. Получены новые данные о закономерностях в изменении уровней изученных показателей в зависимости от степени тяжести, фазы и продолжительности бронхиальной астмы в динамике наблюдения, определена их диагностическая и прогностическая ценность. Впервые установлена взаимосвязь между уровнем сывороточного содержания мочевой кислоты и выраженностью окислительного стресса-у больных бронхиальной астмой, что определяет значение пуринового обмена1 в. патогенезе опосредованных гипоксией метаболических расстройств. Обоснована, роль мочевой; кислоты как неферментативного компонента антиоксидантной системы, при бронхиальной астме в* условиях снижения компенсаторных возможностей организма; противостоять окислительному стрессу. Посредством, множественного регрессионного анализа выявлены прямые ассоциации уровней цитокинов ЮТ-а, 1Ь-4, 1Ь-8 и продуктов окислительной модификации* белков^ (карбонильные производные) с тяжестью течения бронхиальной астмы. Предложен новый способ; позволяющий максимально точно диагностировать степень тяжести бронхиальной астмы — уравнение регрессии.

Практическая1 значимость работы

Комплексное исследование показателей оксидантной, антиоксидантной систем, цитокиновой* регуляции, количественного содержания С - реактивного протеина и мочевой^ кислоты в сыворотке крови у больных бронхиальной астмой расширит возможности- диагностики степени тяжести бронхиальной астмы, при первичной оценке состояния 1 пациентов, раннего прогнозирования, течения и исходов периода обострения заболевания в клинической; практике терапевта и пульмонолога. Применение в практическом здравоохранении выявленных закономерностей в изучаемых системах увеличит возможность своевременной и адекватной медикаментозной коррекции. Результаты исследования могут быть использованы при разработке профилактических мероприятий, направленных на нормализацию биохимических процессов в бронхолегочной системе, поддержание функции легких близкой к физиологическим величинам, что, в свою очередь, позволит достигать длительной ремиссии у больных бронхиальной астмой. В конечном итоге комплекс диагностических мероприятий, основанный на полученных результатах, приведет к более благоприятному течению бронхиальной астмы, улучшению качества жизни больных, повышению работоспособности, обеспечит более полноценный и эффективный- контроль над симптомами- заболевания. Снизится, частота госпитализаций; сроки, пребывания' на стационарном лечении? больных бронхиальной-астмой, что обеспечит государству положительный, экономический' эффект, предположительно, до 10% общих расходов.

Основные' положения, выносимые* на^защиту:

1. Закономерности, в системном содержании провоспалительных и противовоспалительных цитокинов ТОТ-оц 1Ь-1р, 1Ь-4, Ш-8 и С - реактивного протеина, выявленные в динамике развития воспалительных реакций, имеют определенную, ценность в идентификации« степени' тяжести- бронхиальной астмы и- раннего прогнозирования: исходов! периода обострения. Зависимость уровней изучаемых цитокинов от продолжительности бронхиальной! астмы определяет характер иммунологических нарушений в механизмах регуляции защитных реакций организма при продолжительном действии патогенных факторов

2. У больных бронхиальной астмой в- фазе обострения- установлено наличие системного окислительного стресса, опосредованного перекисной деструкцией, как липидов; . так и белковых молекул. Гиперпродукция* окисленных метаболитов^ (карбонильные производные и продукты, реагирующие с тиобарбитуровой кислотой), протекающая в условиях инактивации антиоксидантной защиты, адекватно отражает тяжесть течения бронхиальной астмы и степень бронхиальной обструкции

3. Обострение бронхиальной астмы сопровождается повышением уровня мочевой, кислоты в сыворотке крови (р<0,05). Выявлены прямые корреляционные взаимосвязи уровня урикемии с показателями перекисной деструкции белков и липидов и обратной - с уровнем супероксиддисмутазы у больных бронхиальной астмой, указывающие на участие пуринового обмена в патогенезе опосредованных гипоксией метаболических расстройств и активацию неферментативного звена антиоксидантной защиты в условиях окислительного стресса

4. На основании множественного* регрессионного анализа' показана целесообразность комплексного^ исследования показателей окислительно-восстановительных реакций, цитокиновой регуляции; С - реактивного протеина-и урикемии в совокупности с другими лабораторно-инструментальными методами при обследовании больных бронхиальной* астмой. Для'диагностики степени тяжести бронхиальной астмы предложено уравнение регрессии.

Апробация диссертации

Материалы и основные положения диссертации опубликованы в Астраханском медицинском журнале (Астрахань - 2011), В1 сборнике «Труды АГМА» (Астрахань - 2009, 2010), представлены на межрегиональных конференциях «Актуальные вопросы- современной- медицины»- (Астрахань — 2009, 2010), Российском национальном конгрессе кардиологов «Кардиология: реалии и перспективы» (Москва — 2009), IV национальном - конгрессе терапевтов (Москва — 2009), 86-й итоговой научно-практической' конференции (Астрахань - 2009), XVII Российском национальном.* конгрессе «Человек и лекарство» (Москва - 2010), XX национальном конгрессе по болезням органов дыхания (Москва - 2010), на заседаниях кафедры внутренних болезней педиатрического факультета, кафедры госпитальной терапии с, курсом функциональной диагностики, кафедры медицинской реабилитации ФПО, кафедры нормальной физиологии и анатомии^ кафедры поликлинической педиатрии с курсом семейной медицины при ГОУ ВПО «Астраханская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 10 научных работ по теме диссертации, одна из которых представлена в журнале, рекомендуемом ВАК РФ.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа изложена на 162 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 6 глав собственных исследований' и обсуждения полученных' результатов, заключения, выводов и практических рекомендаций. Текст иллюстрирован 13 таблицами и 16 рисунками, дополнен клиническими примерами. Указатель литературы содержит 312 источников, из них 226 -отечественных и 86 - зарубежных.

выводы

1. Комплексное исследование уровней цитокинов: фактор некроза опухоли-а, интерлейкин-1 р, интерлейкин-4, интерлейкин-8 и количественного содержания С-реактивного протеина в сыворотке крови имеет важное клинико-диагностическое значение при определении степени тяжести бронхиальной-астмы, раннем прогнозировании- исходов периода обострения и эффективности проводимой терапии. Зависимость системного содержания про- ш противовоспалительных цитокинов от продолжительности бронхиальной астмы обосновывает проявление их важнейших свойств в формировании и регуляции иммунного ответа на длительное повреждение патогенными факторами.

2. Метаболические процессы, протекающие при бронхиальной астме, характеризуются высокой частотой, дисбаланса в. системе «перекисное окисление белков и липидов — антиоксидантная защита», адекватно" отражающего тяжесть течения заболевания. Гиперпродукция (р<0,05) свободно-радикальных метаболитов, в частности карбонильных производных белков, и несостоятельность антиоксидантной защиты создают благоприятные условия для развития персистирующего; оксидативного стресса и- готовность к обострению. Длительное течение бронхиальной астмы во многом определяет необратимость процессов* окислительной модификации, белков; что является неблагоприятным прогностическим фактором.

3. Выраженная корреляционная взаимосвязь уровня урикемии с показателями свободно-радикального окисления: карбонильные производные (г=0,74; р<0,05), продукты, реагирующие с тиобарбитуровой. кислотой" (г=0,58; р<0,05), обосновывает значение пуринового обмена в патогенезе опосредованных гипоксией метаболических расстройств. Повышение уровня урикемии (р<0,05) у больных бронхиальной астмой в условиях несостоятельности антиоксидантной защиты организма от окислительного стресса отражает компенсаторную активацию ее неферментативного компонента - мочевой кислоты.

4. На основании множественного регрессионного анализа получены прямые ассоциации уровней фактора некроза опухоли-а, интерлейкина-4, интерлейкина-8, карбонильных производных с тяжестью течения бронхиальной астмы. Выведено уравнение регрессии: степень тяжести БА = 1,488011 + 0,018711 х ФНО-а + 0,014662 х ИЛ-4 + 0,007932 х ИЛ-8 + 0,027069 х КП, позволяющее максимально точно устанавливать степень тяжести, бронхиальной астмы.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. С целью объективной оценки тяжести течения, обоснованного прогноза периода обострения и эффективности проводимой терапии больным бронхиальной астмой рекомендовать, проведение комплексного исследования^ уровней цитокинов (ФНО-а, ИЛ-1(3, ИЛ-4, ИЛ-8), продуктов перекисного окисления белков и липидов, супероксиддисмутазы, количественного содержания в сыворотке крови С-реактивного-протеина.

2. В клинической практике лечебно-профилактических учреждений использовать среднестатистические значения физиологических уровней про- и противовоспалительных цитокинов (ФНО-а, ИЛ-1Р, ИЛ-4, ИЛ-8), карбонильных производных окисленных белков, ТБК-активных продуктов, суперокиддисмутазы, С-реактивного протеина и мочевой кислоты, полученные у соматически здоровых жителей Астраханского региона.

3. Использовать в клинической практике терапевтов и пульмонологов при первичной оценке состояния пациентов новый способ диагностики степени тяжести бронхиальной астмы - уравнение регрессии.