Системные биомаркеры сыворотки крови у больных хронической обструктивной болезнью легких 14. 00. 43 Пульмонология
| Вид материала | Автореферат |
- Новые биомаркеры среднелетучие метаболиты в конденсате выдыхаемого воздуха при бронхиальной, 412.15kb.
- Особенности патологии пищеварительной системы у больных бронхиальной астмой и хронической, 1170.78kb.
- Аллергия, состояние противоинфекционной защиты и оптимизация лечения у больных бронхиальной, 327.27kb.
- Клинико-патогенетические основы и комплексные программы реабилитации больных хронической, 680.05kb.
- Клинико-функциональная характеристика и возможности восстановительного лечения больных, 382.92kb.
- Серебрякова Валентина Ивановна Ведущая организация: гоу пдо санкт-Петербургская Медицинская, 294.75kb.
- «Патогенетические механизмы развития хронической обструктивной болезни лёгких», 323.59kb.
- Особенности морфологической картины сыворотки крови, эритроцитарного гемолизата и ротовой, 470.47kb.
- Гембицкая Татьяна Евгеньевна профессор доктор медицинских наук Луговская Светлана Алексеевна, 231.82kb.
- Результаты лечения больных с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки оперированных, 123.04kb.
На правах рукописи
ПОЛИВАНОВА АННА ЭДУАРДОВНА
СИСТЕМНЫЕ БИОМАРКЕРЫ СЫВОРОТКИ КРОВИ У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНЬЮ ЛЕГКИХ
14.00.43 – Пульмонология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата медицинских наук
Москва-2008
Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении
«Научно-исследовательский институт пульмонологии»
Федерального медико-биологического агентства России
Научный руководитель:
доктор медицинских наук Аверьянов Александр Вячеславович
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук, профессор Дидковский Николай Антонович
доктор медицинских наук Анаев Эльдар Хусеевич
Ведущая организация:
ФГУ ВПО Московский государственный медицинский университет Росздрава
Защита состоится « » …………………….2008 года в ………часов на заседании Диссертационного Совета Д 208.053.01 при ФГУ «НИИ пульмонологии» ФМБА России
( 105077, г. Москва, ул. 11-я Парковая, д.32)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ «НИИ пульмонологии» ФМБА России( 105077, г. Москва, ул. 11-я Парковая, д.32)
Автореферат разослан « » ……..2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета
доктор медицинских наук Васильева О.С.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы
Современная концепция хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) трактует ее как заболевание с системными проявлениями, при котором даже поражение легких рассматривается как один из компонентов болезни (GOLD, 2006, 2007).
Концепция системной воспалительной реакции, или системного воспаления, у больных ХОБЛ относительно нова.
Основная локализация воспаления при ХОБЛ — малые дыхательные пути, но активное воспаление присутствует также и в крупных бронхах, и в легочной паренхиме, и в легочных сосудах (GOLD, 2005). При ХОБЛ частой находкой является повышение уровня биологических маркеров воспаления в периферической крови (СРБ, фибриноген, лейкоциты, провоспалительные цитокины - ИЛ 1β, ИЛ 6, ИЛ 8, ФНО-α). (Agustí A., 1997; Hoidal J.R., 2001;Henson P.M., 2006)
Предполагается, что взаимосвязь между местным (т.е. бронхолегочным) и системным воспалением осуществляют: 1) выход стрессиндуцированных цитокинов и свободных радикалов из бронхолегочной системы в системную циркуляцию; 2) активация лейкоцитов периферической крови или клеток-предшественников в костном мозге; 3) стимуляция костного мозга и печени провоспалительными медиаторами, высвобождаемыми воспалительными и структурными клетками (Barnes P.J., 2000). Однако точные механизмы системного воспаления при ХОБЛ изучены недостаточно.
В настоящее время имеется ряд исследований, посвященных изучению системных биомаркеров ХОБЛ непосредственно в ткани легкого, мокроте, бронхо-альвеолярной жидкости, однако работ об изучении биомаркеров протеолиза-антипротеолиза, регенерации, воспаления в сыворотке больных при гетерогенных фенотипах ХОБЛ недостаточно для понимания их роли в патогенезе данного заболевания (Finlay G.A. et al, 1997; Betsuyaku T. Et al, 1999; Tanino M. Et al, 2002).
Таким образом, остается еще ряд нерешенных вопросов о роли протеаз-антипротеаз и воспаления в патофизиологии эмфиземы, о взаимосвязи между воспалением, протеазной активностью и ремоделированием экстрацеллюлярного матрикса у больных ХОБЛ, о взаимосвязи протеаз, ангиогенных и фиброгенных факторов в системном воспалении, решение которых, поможет как в понимании патогенеза ХОБЛ, так и в дальнейшей тактике ведения этих больных.
На основании вышеизложенного, изучение особенностей системных биомаркеров, как патогенетических факторов развития эмфиземы, у больных ХОБЛ является актуальной проблемой и обусловливает цель и задачи настоящего исследования.
Цель исследования.
Изучить взаимосвязь биомаркеров системного воспаления и регенерации в сыворотке крови с клинико – функциональными параметрами у больных с гетерогенными фенотипами хронической обструктивной болезни легких.
Задачи исследования.
- Изучить особенности концентрации биомаркеров системного воспаления и регенерации в сыворотке крови у больных ХОБЛ стабильного течения.
- Установить взаимосвязи системных биомаркеров ХОБЛ с клинико-функциональными характеристиками больных.
- Изучить клинические, функциональные особенности больных с гетерогенными фенотипами ХОБЛ и дать характеристику системных биомаркеров воспаления и регенерации.
- Уточнить роль системных биомаркеров воспаления и регенерации в развитии отдельных форм эмфиземы легких.
Научная новизна.
В представленной работе впервые:
- Установлено, что у больных ХОБЛ в начальных стадиях значительно повышен уровень ТФР-β в сыворотке крови, что свидетельствует о регенеративной активности легких.
- Выявлены значимые корреляционные взаимосвязи уровня систолического давления в легочной артерии с ТФР-β, ИЛ-8, ФНО-α, ММП-9 у больных ХОБЛ в фазе стабильного течения, что свидетельствует о роли данных биомаркеров в формировании легочной гипертензии.
- Обнаружена достоверная корреляционная взаимосвязь ЭФР и ТИМП-1 в группе больных ХОБЛ в фазе стабильного течения, что свидетельствует о зависимости процессов ангиогенеза и антипротеолиза.
- Установлено, что эмфизематозный и бронхитический фенотипы ХОБЛ достоверно отличаются по концентрациям ММП-9, ММП-9/ТИМП-1 и НЭ в сыворотке крови.
- Обнаружено, что в группе больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы число взаимосвязей НЭ с другими биомаркерами системного воспаления в 4 раза превышает таковое в группе больных с нетяжелой эмфиземой, что подтверждает участие данного биомаркера в развитии эмфиземы.
Практическая значимость.
- Выявленные взаимосвязи между клинико-функциональными параметрами и системными биомаркерами у больных ХОБЛ позволяют уточнить отдельные звенья патогенеза данной болезни.
- Исследование системных биомаркеров ХОБЛ позволяет дополнить характеристики фенотипа ХОБЛ, прогнозировать течение заболевания, провести раннюю диагностику молекулярного дисбаланса, который может привести к прогрессированию болезни.
Апробация работы.
Основные положения работы доложены и обсуждены на:
-15-м, 16-м, 17-м Национальных Конгрессах по болезням органов дыхания, (Москва, 2005; Санкт-Перербург, 2006; Казань, 2007 гг.);
-Ежегодных Конгрессах Европейского Респираторного Общества (Мюнхен, 2006; Стокгольм, 2007);
-Научной сессии ФГУ НИИ Пульмонологии Росздрава 2007г. (Москва);
-Совместном заседании ФГУ НИИ Пульмонологии Росздрава и кафедры госпитальной терапии педиатрического факультета ГОУ ВПО РГМУ Росздрава (Москва, 2007 г).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, из которых 4 журнальные статьи (в ведущих рецензируемых журналах согласно перечню ВАК Минобразования и науки РФ), 8 тезисов национальных и европейских конгрессов, из них 3 – в зарубежной печати (European Respiratory Journal).
Объем и структура работы.
Диссертация изложена на 118 страницах машинописи. Состоит из введения, глав обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций. Иллюстрирована 4 рисунками и 23 таблицами. Библиографический указатель содержит отечественных и зарубежных источников. Диссертация изложена на русском языке.
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Общее количество, участвовавших в исследовании, составило 41 человек.
Критерии включения:
Обязательными клиническими и функциональными критериями для включения больных в исследование были:
- Подтвержденный диагноз ХОБЛ (ОФВ1/ФЖЕЛ <70%)
- Возраст 40 - 75 лет.
- Фаза стабильного течения (не менее 4-х недель после завершения предшествующего обострения)
- ИКЧ >10 пачка/лет
- Способность больного выполнять необходимые процедуры, связанные с исследованием
Критерии исключения:
- Сопутствующие болезни органов дыхания (рак, туберкулез, бронхиальная астма, пневмония, пороки развития легких и др.)
- Острые или обострение хронических воспалительных заболеваний других органов и систем
- Прием системных глюкокортикостероидов
- Злокачественные новообразования любой локализации
- Противопоказания к лучевой нагрузке
В первую группу было включено 32 больных ХОБЛ (подтвержденным данными анамнеза, клинической картиной, рентгенологическими, функциональными методами диагностики) легкой и средней степени тяжести заболевания в стадии стабильного течения. Вторую группу (контрольную) составили 9 человек– курильщики (стаж курения не более 10 лет), не страдающие ХОБЛ.
Все больные находились на амбулаторном лечении.
Характеристика больных ХОБЛ и контрольной группы, включенных в исследование, представлена в табл. 1.
Таблица 1
Характеристика больных ХОБЛ и контрольной группы, включенных в исследование.
| Признаки | Mean±SD | |
| ХОБЛ (n=32) | Курильщики (n=9) | |
| Возраст, лет | 60,9±8,3 | 56,7±7,6 |
| Пол (м/ж) | 28/4 | 9/0 |
| ИКЧ (пачка/лет) | 39,9±18,8 | 7,2±1,6 |
| ИМТ, кг/м² | 23,1±4,2 | 26±1,5 |
| Одышка, по Borg (баллы) | 4,04±1,3 | 0 |
| Кашель (баллы) | 3,6±0,8 | 1,7±0,3 |
| ЧСС, мин¹ | 87,1±13,6 | 84±8,7 |
| SatO2,% | 95,1±2,4 | 97±1,9 |
| FEV1,% должн. | 57,7±22,8 | 88,2±7,5 |
| FVC,% должн. | 88,8±20,7 | 96,3±3,8 |
| FEV1/ FVC | 50,7±14,8 | 89,8±6,8 |
| VC,% должн. | 90,2±18,7 | 98,2±4,2 |
| IC,% должн. | 85,1±21,9 | 94,3±3,1 |
| СДЛА, мм рт. ст. | 29,9±8,2 | 19,1±1,9 |
| рН | 7,47±0,02 | 7,41±0,4 |
| PaО2, мм рт.ст. | 75,1±13,6 | 88,3±7,1 |
| PaСО2, мм рт.ст. | 36,9±4,9 | 38,1±0,2 |
Больные ХОБЛ, отобранные по критериям включения-исключения, были подразделены на 2 основные группы: больные с эмфизематозным фенотипом (25 пациентов) и больные с бронхитическим фенотипом (7 пациентов). Критерием деления явились данные компьютерной томографии высокого разрешения (наличие или отсутствие хотя бы одного участка деструкции легочной паренхимы) (Boschetto P.,2006). Группа больных с эмфизематозным фенотипом, в свою очередь была разделена на пациентов с тяжелой степенью выраженности эмфиземой (8 человек) и нетяжелой (17 человек). Больные ХОБЛ с индексом эмфиземы больше 3 оценивались как больные с тяжелой степенью выраженности эмфиземы и, соответственно, с индексом эмфиземы меньше 3 как больные с нетяжелой степенью выраженности эмфиземы (Cederlund K. et al, 2002). ДИЭ - индекс эмфиземы, который представляет собой отношение между допустимым (индивидуальные возрастные нормы) уровнем плотности легочной ткани в диапазоне -950-1000 единиц Хаунсфилда и выявленным. Группа больных с буллезной эмфиземой составила 12 человек, больные без булл - 13 человек.
Во всех группах производилась оценка клинико-функциональных показателей, маркеров системного воспаления, оценка взаимосвязи иммунологических маркеров воспаления, сосудистых и тканевых факторов роста с клинико-функциональными и рентгено - морфологическими показателями.
У всех больных оценивались приведенные ниже клинические и функциональные показатели:
- диспное по шкале Borg (Borg, 1982)
- показатели газового состава артериальной крови
- показатели функции внешнего дыхания
- тест с 6-минутной ходьбой
- показатели компьютерной томографии
- сывороточные уровни маркеров воспаления, протеаз-антипротеаз, факторов роста
Субъективный уровень диспное оценивался пациентом самостоятельно по интегральной шкале Borg . Данная шкала включает в себя словесные описания ощущений диспное, которые расположены на неравных расстояниях друг от друга и соответьствуют определенному числу баллов.
Для оценки питательного статуса пациентов использовался индекс массы тела (ИМТ), ИМТ рассчитывался по формуле ИМТ=масса тела (кг)/рост2(м).
При оценке функции внешнего дыхания использовались показатели FEV1, FVC, FEV1/FVC, VC, IC, VT, RV, TLC, RV/TLC, ERV. Исследование спирометрии проводилось путем анализа кривой «поток-объем» на компьютерном анализаторе Flowscreen фирмы Erich Jaeger, Германия.
Определение диффузионной способности легких проводилось на аппарате MasterScreen Body фирмы Jaeger, Германия. Исследовались следующие показатели: DLCO - диффузионная способность легких, DLCOva - отношение диффузионной способности легких к альвеолярному объему.
Определение силы дыхательной мускулатуры неинвазивным методом. Исследование проводилось на аппарате MasterScreen Body фирмы Jaeger, Германия. Исследовались следующие показатели: Ро1 - оценка инспираторной активности дыхательного центра, PImax – максимальная пиковая скорость вдоха, PEmax - максимальная пиковая скорость выдоха.
6-минутный тест с ходьбой проводился в соответствии со стандартным протоколом при помощи пульсоксиметра фирмы Mediaid-305 (США). Пациент должен был пройти по измеренному коридору в своем собственном темпе, стараясь пройти максимальное расстояние в течение 6 минут (Enright, 1998). До и после проведения теста определялись сатурация кислорода крови, частота сердечных сокращений и частота дыхания.
Неинвазивная оценка гемодинамики проводилась методом ЭХО-КГ с допплерографией на ультразвуковом анализаторе Vivid-7 (“General Electric, США). Оценивалось систолическое давление (СДЛА) в a. рulmonale в мм.рт.ст.
Спиральная компьютерная томография с использованием полуавтоматической программы измерения плотности легочной ткани Pulmo CT (Siemens®) проводилась на компьютерном томографе Somatom Emotion фирмы Siemens , Германия. Определялись: доля эмфиземы от общего объема легких, средняя плотность легочной ткани, распределение плотности по объему легких, выявление бронхоэктазов, булл, других изменений легочной ткани по стандартной методике сканирования (проводится на высоте вдоха с задержкой дыхания, 2-х миллиметровыми срезами с шагом в 10 мм в краниокаудальном направлении без контрастирования ).
Газовый состав артериальной крови проводился экспресс-методом на автоматическом анализаторе RapidLab-348 фирмы Bayer, Германия). Забор крови для анализа осуществлялся путем пункции лучевой артерии гепаринизированным шприцем. Определялись следующие показатели: pH, pO2, pCO2,HCO3.
Определение уровня альфа-1-антитрипсина и альфа-2 макроглобулина в сыворотке крови методом нефелометрии. Исследование проводилось при помощи нефелометра BN ProSpec фирмы DADE BEHRING, США-Германия.
Для определения активности нейтрофильной эластазы (НЭ), матриксной металлопротеиназы-9 (ММП-9, тканевого ингибитора металлопротеиназы-1 (ТИМП-1), интерлейкина-8 (ИЛ-8), фактора некроза опухоли-альфа (ФНО-α), трансформирующего фактора роста-бета (ТФР-β), эндотелиального фактора роста (ЭФР) использовались наборы фирмы BIOSOURCE (США), Bender MS (Швейцария). Исследование проводилось методом иммуноферментного анализа в соответствии с рекомендациями производителя. Постановка реакций выполнялась методом парных сывороток.
Статистическая обработка результатов исследования проводилась с определением средних значений полученных показателей (М) и стандартных отклонений (±σ). Все численные данные представлены как Mean+SD. Достоверность различий количественных показателей между группами в случае непараметрического распределения определяли при помощи критерия Mann-Whitney U-test. Корреляционную зависимость рассчитывали по методу Спирмена. Доверительный интервал >95% принимался как статистически значимый. Различия считались статистически достоверными при р < 0,05.
При анализе сывороточных концентраций биомаркеров установлено их непараметрическое распределение, данные представлены как медиана, 25-75 процентиль.
Вся статистическая обработка результатов проведена при помощи пакета прикладных программ Statistica for Windows, Release 6.0 StatSoft, Inc.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
1 Системные биомаркеры в сыворотке крови у больных ХОБЛ и в контрольной группе.
1.1 Уровень системных биомаркеров в сыворотке крови в группе больных ХОБЛ и в контрольной группе.
Средние значения исходных показателей цитокинов (ИЛ-8, ФНО-α), факторов роста (ЭФР, ТФР-β) и протеаз-антипротеаз (ММП-9, ТИМП-1, ААТ, НЭ, α2макроглобулин) в сыворотке крови в обеих указанных группах представлены в табл. 2.
Таблица 2
Концентрация системных биомаркеров в сыворотке крови в группе больных ХОБЛ и в контрольной группе.
| Показатель | Median (25-75 percentile) | |
| Больные ХОБЛ | Здоровые курильщики | |
| ИЛ-8, пг/мл | 12,9 (11,1-16,4)*** | 7,5 (6,2-9,8) |
| ФНО- α, пг/мл | 6,8 (5,4-8,6) | 6,5 (6,1-7,3) |
| ЭФР, пг/мл | 122,2 (70,7-201,4) | 103,2 (87,3-119,8) |
| ММП-9, нг/мл | 329,4 (224,0-728,3) | 264,1 (208,9-289,4) |
| ТИМП-1, нг/мл | 557,4 (468,5-640,9) | 573,8 (501,5-611,7) |
| ААТ, г/л | 1,54 (1,33-1,8) | 1,39 (1,38-1,44) |
| ТФР-β, нг/мл | 1,42 (0,74-1,6) | 1,15 (1,11-1,32) |
| НЭ, нг/мл | 184,8 (117,1-465,5)* | 115,9 (88,5-118,5) |
| ММП-9/ ТИМП-1 | 0,56 (0,41-1,56) | 0,75 (0,62-0,83) |
| НЭ/ААТ | 120,5 (61,9-316,6) | 79,5 (64,1-86,6) |
| α2макроглобулин, г/л | 1,36 (1,18-1,54) | 1,51 (1,43-1,6) |
*- р<0,05 **- р<0,01 ***- р<0,001 по сравнению со здоровыми курильщиками
Обе группы достоверно отличались друг от друга по значениям ИЛ-8 (р<0,001) и НЭ (р<0,05). Также имелась тенденция превышения уровней ЭФР, ТФР-β, ММП-9 в сыворотке крови больных ХОБЛ, однако, она не достигла статистически значимых величин.
1.2 Взаимосвязь уровней системных биомаркеров в сыворотке крови и клинико - функциональных показателей у больных ХОБЛ.
При изучении взаимосвязей ИЛ-8 с функциональными показателями выявлены достоверные отрицательные корреляционные связи между ИЛ-8 и FEV1% (r=-0,41), FVC% (r=-0,53), СДЛА (r=-0,66) и положительные слабой силы корреляционные взаимосвязи между ИЛ-8 и RV% (r=0,4), RV/TLC% (r=0,41), что свидетельствует о роли воспалительных хемокинов в развитии обструктивных нарушений.
В
r=-0,58
ыявленные нами отрицательные корреляционные взаимосвязи уровня СДЛА с концентрацией ИЛ-8 (r=-0,66) и ФНО-α (r=-0,58) совпадают с данными Puxeddu I., Dirkje S. P о том, что как ИЛ-8, так и ФНО-α стимулируют экспрессию ЭФР, усиливающего сосудистый рост и снижающего величину давления в легочной артерии (Puxeddu I. et al, 2005; Dirkje S. P. et al, 2006) (рис.1).
r=-0,58
r=-0,66
r=0,61
Рис. 1 Корреляционные взаимосвязи СДЛА и системных биомаркеров в сыворотке крови у больных ХОБЛ.
Сильная прямая корреляционная взаимосвязь установлена между сывороточным уровнем ТФР-β и величиной СДЛА (r=0,61) в группе больных ХОБЛ. Несмотря на то, что существуют исследования, доказывающие протективные свойства ТФР-β при ХОБЛ за счет усиления синтеза эластина, стимуляции ЭФР и васкуляризацию легких (Jeon S.H. et al, 2007) известно, что при первичной легочной гипертензии имеется повреждение сигнальной системы ТФР-β, создавая невозможность осуществления его протективных эффектов (Richter A. et al, 2004).
Еще одна достоверная обратная корреляционная связь в группе больных ХОБЛ установлена между СДЛА и уровнем ММП-9 (r=-0,58). Поскольку металлопротеиназы ответственны за неоангиогенез, подавление их активности приводит к нарушению сосудистого роста. Вероятно, активная васкуляризация легких под влиянием ММП-9 может объяснять обратную зависимость с величиной СДЛА (Stamenkovic I., 2003; Joyce E., 2005).
1.3 Корреляционные взаимосвязи уровней системных биомаркеров в сыворотке крови в группе больных ХОБЛ и в контрольной группе.
Для определения механизмов влияния друг на друга были изучены взаимосвязи цитокинов, факторов роста и протеаз – антипротеаз между собой.
В группе больных ХОБЛ были выявлены слабой силы корреляционные взаимосвязи между ФНО-α и ММП-9, ТИМП-1 и ИЛ-8, что подтверждает данные о взаимном влиянии этих показателей друг на друга и их деструктивную роль при ХОБЛ, что подтверждается данными Nacamura H (Nacamura H. et al,1991).
Обнаружена умеренной силы положительная корреляционная связь между ЭФР и ТИМП-1 в группе больных ХОБЛ; в контрольной группе достоверных взаимосвязей не получено.
Также в группе больных ХОБЛ нами были получены сильные корреляционные связи между ММП-9 и НЭ, НЭ/AAT, умеренной силы между ММП-9 и ИЛ-8 , слабой силы между ММП-9 и ФНО-α, что подтверждает роль ММП-9 в деструктивных процессах и поддержании воспаления при ХОБЛ и стимулирующем влиянии НЭ на экспрессию ММП-9 (Campbell E.J. et al, 1991). В контрольной группе выявлена одна сильная взаимосвязь между ММП-9 и α2макроглобулином, что свидетельствует о балансе повреждающих и защитных механизмов у этих больных.
Нами выявлены значимые положительные корреляционные связи в группе больных ХОБЛ между ТИМП-1 и ЭФР, ФНО-α. В контрольной группе достоверных связей не было получено.
Положительные корреляционные связи обнаружены в группе больных ХОБЛ: умеренной силы между ТФР-β и НЭ, НЭ/AAT, и слабой силы корреляционная связь между ТФР-β и ММП-9/ТИМП-1, а в контрольной группе статистически значимые корреляционные связи отсутствуют. Эти данные свидетельствует о роли ТФР-β в развитии фибропластических процессов при ХОБЛ.
2. Различие системных биомаркеров в сыворотке крови у больных ХОБЛ 1-4 стадий.
П
p<0,05
ри исследовании различий показателей цитокинов, факторов роста, протеазно - антипротеазного статуса у больных ХОБЛ 1-4 стадий в сыворотке крови выявлена статистически значимая разница по концентрациям TФР-β и ИЛ-8 (рис. 2, 3). Рис. 2 Концентрация ТФР-β в сыворотке крови у больных ХОБЛ.
p<0,01
Р
ис. 3 Концентрация ИЛ-8 в сыворотке крови у больных ХОБЛ.
Высокая продукция ТФР-β имеет место в начальных стадиях ХОБЛ (1 и 2 стадии), что возможно объясняется протективной функцией данного биомаркера в отношении паренхимы легких. В терминальной стадии ХОБЛ мы наблюдали резкое снижение продукции ТФР-β, что, по-видимому резко нарушает регенераторную функцию легких и ведет к резкому прогрессированию болезни.
3. Системные биомаркеры в сыворотке крови у больных с гетерогенными фенотипами ХОБЛ.
- Уровень системных биомаркеров в сыворотки крови у больных с эмфизематозным и бронхитическим фенотипами ХОБЛ.
Достоверные отличия между группами больных с эмфизематозным и бронхитическим фенотипами выявились в таких показателях, как ИМТ (p<0,01), расстоянии, пройденном при проведении теста c 6-минутной ходьбы (p<0,05), DLCO SB (p<0,05) , DLCO/VA (p<0,01), НЭ (p<0,05), НЭ/ААТ (p<0,05), ММП-9 (p<0,05), ММП-9/ТИМП-1 (p<0,01) (табл. 3).
Больные с эмфизематозным фенотипом достоверно имели более низкий ИМТ, были менее физически выносливы в тесте с 6-ти минутной ходьбой и имели более низкие показатели диффузионной способности по сравнению с больными ХОБЛ с бронхитическим фенотипом.
Таблица 3
Функциональные и клинические отличия фенотипов ХОБЛ.
| Показатель | Mean±SD | |
| Эмфизематозный фенотип (n=25) | Бронхитический фенотип (n=7) | |
| FEV1% | 55,2±22,7 | 68,5±21,9 |
| FVC% | 89,1±20,5 | 87,3±15,3 |
| FEV1/ FVC | 47,8±14,1 | 63,0±11,7 |
| IC% | 83,1±21,6 | 93,7±22,8 |
| RV% | 187,7±44,5 | 185,2±41,6 |
| TLC% | 123,2±14 | 123,7±14,8 |
| RV/TLC | 144,4±24,6 | 146,8±30,7 |
| PI max, % | 74,5±19,7 | 59,8±35,8 |
| DLCO SB | 59,1±16,3* | 73,7±11,2 |
| DLCO/VA | 65,8±18,8** | 85,7±14,8 |
| раО2, мм рт.ст. | 75,5±12,1 | 73,9±19 |
| рСО2, мм рт.ст. | 36,2±4,6 | 39,1±5,3 |
| СДЛА, мм рт.ст. | 18,8±2,2 | 15,5±6,1 |
| Возраст, лет | 60,9±8,1 | 60,5±8,2 |
| Кашель, баллы | 1,23±0,5 | 1,33±0,5 |
| Одышка, баллы | 4,7±2,4 | 3,2±2,1 |
| ИКЧ, п/лет | 26,9±3,6 | 16,7±5,1 |
| 6 MWT, м | 410,8±138,1* | 554,1±102,9 |
| ИМТ, кг/м2 | 22,1±3,9** | 27±3,5 |
*- р<0,05 ** p<0,01 ***- p<0,001 по сравнению с бронхитическим фенотипом ХОБЛ
Средние значения ИЛ-8, ФНО-α, ЭФР, ММП-9, ТИМП-1, ММП-9/ ТИМП-1, TФР-β, НЭ, ААТ, НЭ/ААТ и α2макроглобулином, полученные у больных ХОБЛ с эмфизематозным и бронхитическим фенотипами представлены в табл. 4.
Таблица 4
Уровни биомаркеров системного воспаления в сыворотке крови у больных с гетерогенными фенотипами ХОБЛ.
| Показатель | Median (25-75 percentile) | |
| Эмфизематозный фенотип (n=25) | Бронхитический фенотип (n=7) | |
| ИЛ-8, пг/мл | 13,0 (11,0-16,2) | 11,9 (11,3-18,1) |
| ФНО-α, пг/мл | 7,3 (5,7-8,7) | 5,7 (4,6-6,3) |
| ЭФР, пг/мл | 123,7 (66,5-299,3) | 94,2 (78,3-162,6) |
| ММП-9, нг/мл | 377,0 (295,8-937,1)* | 223,5 (128,1-380,6) |
| ТИМП-1, нг/мл | 555,8 (482,1-642,1) | 557,4 (455,0-604,4) |
| ММП-9/ТИМП-1 | 0,63 (0,5-1,6)** | 0,38 (0,2-0,6) |
| TФР-β, нг/мл | 1,0 (0,7-1,7) | 0,92 (0,92-1,1) |
| НЭ, нг/мл | 195,1 (125,7-494,8)* | 110,6 (60,2-309,4) |
| ААТ, г/л | 1,54 (1,3-1,8) | 1,55 (1,27-1,59) |
| НЭ/ААТ | 123,8 (66,7-369,2)* | 59,0 (45,9-194,6) |
| α2макроглобулин, г/л | 1,3 (1,2-1,5) | 1,4 (1,1-1,5) |
*- р<0,05 **- р<0,01 по сравнению с больными бронхитическим фенотипом ХОБЛ
Как видно из представленной таблицы, больные с эмфизематозным фенотипом имели достоверно более высокие концентрации сывороточных значений ММП-9, ММП-9/ТИМП-1, НЭ и НЭ/ААТ, что подтверждает их роль в развитии эмфиземы.
3.2 Корреляционные взаимосвязи системных биомаркеров в сыворотке крови при гетерогенных фенотипах ХОБЛ.
В группе больных ХОБЛ с эмфизематозным фенотипом обнаружены умеренной силы корреляционные взаимосвязи между НЭ и ИЛ-8, ММП-9, ММП-9/ТИМП-1, TФР-β. А в группе больных ХОБЛ бронхитического фенотипа получены сильные корреляционные связи между НЭ и ММП-9, ММП-9/ТИМП-1, ТФР-β. Наличие корреляционной связи между НЭ и ИЛ-8 в группе больных с эмфизематозным фенотипом и отсутствие данной связи в группе больных с бронхитическим фенотипом свидетельствует о том, что развитие эластолизиса тесно связано с хроническим воспалением.
Также в группе ХОБЛ с эмфизематозным фенотипом выявлена умеренной силы корреляционная связь между ААТ и ЭФР. У больных с бронхитическим фенотипом выявлена сильная корреляционная связь между ААТ и α2макроглобулином, что подтверждает их протективную роль в развитии эмфиземы.
В группе больных ХОБЛ с эмфизематозным фенотипом получена статистически достоверная корреляционная связь между ТИМП-1 и ФНО-α.
Умеренной силы корреляционные связи получены в группе больных ХОБЛ с эмфизематозным фенотипом между ТФР-β и НЭ, НЭ/ААТ, а в группе ХОБЛ бронхитического фенотипа между ТФР-β и НЭ.
Выявлена умеренной силы корреляционная связь между ЭФР и ААТ, ТИМП-1 в группе больных ХОБЛ с эмфизематозным фенотипом. В группе больных ХОБЛ бронхитического фенотипа достоверных корреляционных связей не получено.
4. Системные биомаркеры в сыворотке крови у больных ХОБЛ с эмфиземой разной степени тяжести.
4.1 Уровень системных биомаркеров ХОБЛ в сыворотке крови в группах больных с эмфиземой разной тяжести.
Средние значения исходных показателей цитокинов, факторов роста и протеаз-антипротеаз в сыворотке крови в группах больных ХОБЛ с тяжелой эмфиземой и нетяжелой эмфиземой представлены в табл. 5:
Таблица 5
Концентрация системных биомаркеров в сыворотке крови в группах больных ХОБЛ с разной степенью выраженности эмфиземы.
| Показатель | Median (25;75 percentile) | |
| Тяжелая степень выраженности эмфиземы (n=11) | Нетяжелая степень выраженности эмфиземы (n=14) | |
| ИЛ-8, пг/мл | 13,0 (11,8-17,1) | 13,9 (11,0-16,7) |
| ФНО- α, пг/мл | 8,3 (6-11,9) | 7,3 (5,7-8,5) |
| ЭФР, пг/мл | 124,1 (89,3-434,4) | 130,0 (61,6-208,5) |
| ММП-9, нг/мл | 586,1 (295,8-1011,2)* | 315,2 (295,8-937,1) |
| ТИМП-1, нг/мл | 585,8 (482,1-646,0) | 604,4 (483,0-639,7) |
| ААТ, г/л | 1,7 (1,4-2,0) | 1,5 (1,3-1,7) |
| ТФР-β, нг/мл | 0,92 (0,7-10,5) | 0,9 (0,9-1,48) |
| НЭ, нг/мл | 156,9 (116,0-727,3) | 204,0 (162,0-494,8) |
| ММП-9/ ТИМП-1 | 1,1 (0,5-1,6)* | 0,5 (0,5-1,7) |
| НЭ/ААТ | 113,7 (60,4-317,6) | 137,8 (103,8-429,9) |
| α2макроглобулин, г/л | 1,5 (1,3-1,9) | 1,3 (1,2-1,5) |
*- р<0,05 ** p<0,01 ***- p<0,001 по сравнению с нетяжелой эмфиземой
Как видно из табл. 5 концентрации ММП-9 и ММП-9/ТИМП-1 в сыворотке крови достоверно выше у больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы.
4.2 Корреляционные взаимосвязи системных биомаркеров ХОБЛ в сыворотке крови и клинико - функциональных показателей в группах больных с эмфиземой разной степени выраженности.
В группе больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы выявлены сильные прямые корреляционные взаимосвязи между ИЛ-8 и FEV1%, FVC%, pCO2, IC.
Между ФНО-α и pCO2, ИКЧ в группе больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы нами получены сильные корреляционные взаимосвязи, в отличие от больных ХОБЛ с нетяжелой, где выявлена одна умеренной силы корреляционная взаимосвязь между ФНО-α и TLC%.
У больных ХОБЛ с нетяжелой степенью выраженности эмфиземы получена сильная отрицательная корреляционная взаимосвязь между ЭФР и модифицированным индексом Тиффно, в отличие от группы больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы, в которых корреляционных взаимосвязей ЭФР не выявлено.
В исследуемых группах обнаружены обратные корреляционные взаимосвязи ТФР-β и DLCO/VA, ИМТ - у больных ХОБЛ с нетяжелой степенью выраженности эмфиземы, и прямая взаимосвязь с DLCO SB - у больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы.
Между расстоянием, пройденным при проведении теста с 6-ти минутной ходьбой и ММП-9, получена сильная отрицательная корреляционная взаимосвязь в группе больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы.
Обе группы достоверно отличались по степени выраженности одышки (р<0,001), FEV1% (р<0,01), FEV1/ FVC (р<0,05), RV% (р<0,01), расстоянием, пройденным при проведении теста с 6-и минутной ходьбой (р<0,05).
4.3 Взаимосвязь сывороточных уровней биомаркеров ХОБЛ в группах больных с эмфиземой разной тяжести.
В группе больных с тяжелой степенью выраженности эмфиземы, в отличие от больных ХОБЛ с нетяжелой степенью выраженности эмфиземы число взаимосвязей НЭ и маркеров воспаления, факторов роста, протеаз-антипротеаз в 4 раза выше, чем в группе сравнения. Полученные сильные прямые корреляционные связи между НЭ и ММП-9, ММП-9/ТИМП-1, ТФР-β, ЭФР в группе больных ХОБЛ с тяжелой степенью выраженности эмфиземы подтверждают роль протеиназ и факторов роста в развитии эмфиземы.
Мы обнаружили сильные корреляционные взаимосвязи в группе больных с тяжелой эмфиземой между ЭФР, показателем эндогенной регуляции ангиогенеза, и НЭ, ТФР-β, что свидетельствует о том, что нарушение ангиогенеза является одной из составляющих в развитии эмфиземы. В группе больных ХОБЛ с нетяжелой эмфиземой выявлена только одна корреляционная взаимосвязь между ЭФР и ААТ, играющих содружественную роль в сдерживании эмфизематозного процесса (рис. 4,5).
Рис. 4 Корреляционные взаимосвязи Рис. 5 Корреляционные взаимосвязи
ЭФР в группе больных ХОБЛ ЭФР в группе больных ХОБЛ
с нетяжелой эмфиземой с тяжелой эмфиземой
Нами получены сильные корреляционные связи между ТИМП-1 и ЭФР, ИЛ-8, α2макроглобулином в группе больных ХОБЛ с тяжелой эмфиземой. В группе больных ХОБЛ с нетяжелой эмфиземой выявлена сильная корреляционная связь между ТИМП-1 и ФНО-α.
5. Взаимосвязь системных биомаркеров в сыворотке крови у больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой и в группе больных ХОБЛ без булл.
5.1 Уровень системных биомаркеров в сыворотке крови в группах больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой и эмфиземой без булл.
Средние значения исходных показателей цитокинов ИЛ-8, ФНО-α, ЭФР, ТФР-β, ММП-9, ТИМП-1, ААТ, НЭ, α2макроглобулина в сыворотке крови в группах больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой и эмфиземой без булл представлены в табл. 6.
Таблица 6
Концентрация биомаркеров системного воспаления в сыворотке крови в группах больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой и эмфиземой без булл.
| Показатель | Median (25;75 percentile) | |
| Буллезная эмфизема (n=12) | Эмфизема без булл (n=13) | |
| ИЛ-8, пг/мл | 13,1 (11,8-15,0) | 12,8 (11,0-18,1) |
| ФНО- α, пг/мл | 7,7 (6,6-8,7) | 6,3 (5,1-9,9) |
| ЭФР, пг/мл | 124,1 (87,7-364,9) | 120,7 (70,3-194,4) |
| ММП-9, нг/мл | 586,1 (309,6-1017,5)* | 295,8 (186,1-590,1) |
| ТИМП-1, нг/мл | 604,4 (488,2-642,1) | 547,6 (448,9-642,1) |
| ААТ, г/л | 1,55 (1,0-1,9) | 1,5 (1,4-1,8) |
| ТФР-β, нг/мл | 0,92 (0,7-1,5) | 0,92 (0,7-2,4) |
| НЭ, нг/мл | 181,9 (116,0-581,2) | 187,7 (118,2-476,7) |
| ММП-9/ ТИМП-1 | 1,1 (0,5-1,6)* | 0,5 (0,4-1,3) |
| НЭ/ААТ | 134,7 (60,4-531,9) | 126,7 (63,4-315,7) |
| α2макроглобулин, г/л | 1,3 (1,2-1,9) | 1,4 (1,1-1,5) |
*- р<0,05 ** p<0,01 ***- p<0,001 по сравнению с эмфиземой без булл
В группе больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой выявлено незначительное повышение концентраций ИЛ-8, ЭФР, НЭ/ААТ в сыворотке крови. Уровень ММП-9 более чем 1,5 раза достоверно выше в группе больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой по сравнению с эмфиземой без булл.
5.2 Взаимосвязь уровней системных биомаркеров ХОБЛ в сыворотке крови в группах больных с буллезной эмфиземой и у больных с эмфиземой без булл.
Обе группы достоверно отличались только по показателям ММП-9 и ММП-9/ТИМП-1. Значение ММП-9 в формировании булл впервые показано в нашем исследовании. Сывороточный уровень ММП-9 у больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой значительно превышает таковой у больных с эмфиземой без булл. Сывороточные уровни ТИМП-1 в обеих группах были приблизительно одинаковыми.
Как у больных с буллезной эмфиземой, так и больных с эмфиземой не имеющих булл нами выявлены корреляционные взаимосвязи между ИЛ-8 и НЭ, ММП-9, однако, в группе больных ХОБЛ с буллезной эмфиземой взаимосвязи сильнее, что позволяет думать о том, хемокиновые реакции при буллезной эмфиземе более выражены, чем при других формах болезни.
В группе больных ХОБЛ с эмфиземой без булл обнаружены корреляционные взаимосвязи между ФНО-α и ММП-9, ТИМП-1, ЭФР. Отношение ММП-9/ТИМП-1 в группе больных ХОБЛ без булл выше такового в группе ХОБЛ с буллезной эмфиземой. Что позволяет сделать вывод о том, что одним из сдерживающих факторов развития булл является достаточный уровень и активность ТИМП-1. Наличие сильной прямой корреляционной взаимосвязи между ФНО-α и ЭФР у больных без булл может свидетельствовать о регенеративной активности сосудов, направленной на сохранение ткани легкого.
Возможно увеличение числа и силы связей ФНО-α, ЭФР, ТФР-β ТИМП-1, ММП-9 у больных ХОБЛ без булл по сравнению с больными ХОБЛ с буллезной эмфиземой связано с многообразием клеточных и биохимических реакций при буллезной эмфиземе, как более тяжелого деструктивного процесса.
ВЫВОДЫ
- Установлено достоверное увеличение уровней ИЛ-8 и НЭ в сыворотке крови у больных ХОБЛ по сравнению с курильщиками без ХОБЛ, что свидетельствует о сохраняющихся процессах воспаления и протеолиза в фазу стабильного течения болезни.
- Выявлены достоверные корреляционные взаимосвязи уровня СДЛА с ТФР-β (r=-0,58), ИЛ-8 (r=-0,66), ФНО-α (r=0,61), ММП-9 (r=-0,58), что свидетельствует о роли данных биомаркеров в регуляции давления в легочной артерии у больных ХОБЛ.
- Высокая концентрация ТФР-β на ранних этапах болезни (1-2 стадии) и незначительная при тяжелом и крайне тяжелом течениях (3-4 стадии) ХОБЛ, свидетельствует об истощении его протективной функции на поздних стадиях заболевания.
- Эмфизематозный фенотип при ХОБЛ характеризуется наличием достоверно более высоких концентраций ММП-9, ММП-9/ТИМП-1, НЭ и НЭ/ААТ в сыворотке крови.
- Эмфизематозный фенотип при ХОБЛ характеризуется более низким ИМТ, DLСО и низкой толерантностью к физической нагрузке в отличие от больных ХОБЛ с бронхитическим фенотипом.
- У больных ХОБЛ с тяжелой эмфиземой выявлены высокие корреляционные взаимосвязи концентраций ЭФР с НЭ (r=0,79), ТФР-β (r=0,97) в сыворотке крови, доказывающие взаимосвязь процессов ангиогенеза с протеолизом и фиброгенезом у данной категории больных.
- Больные с тяжелой эмфиземой характеризуются более высокими концентрациями ММП-9 и ММП-9/ТИМП-1 в сыворотке крови по сравнению с пациентами с нетяжелой эмфиземой, что подтверждает роль данных маркеров в формировании эмфиземы.
- При буллезной эмфиземе выявлены более высокие концентрации ММП-9 и ММП-9/ТИМП-1 в сыворотке крови, свидетельствующие о их участии в развитии булл.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
- Выявление у больных ХОБЛ высокого сывороточного уровня ТФР и низких уровней ИЛ-8, ФНО, ММП-9 в стабильном состоянии являются фактором риска развития легочной гипертензии и требуют мониторирования уровня давления в легочной артерии.
- Низкий ИМТ и низкие показатели диффузионной способности легких характерны для больных эмфизематозным фенотипом ХОБЛ и требуют более углубленного обследования пациентов с применением метода компьютерной томографии для выявления форм, тяжести и распространенности эмфиземы.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:
- Нейтрофильная эластаза и болезни органов дыхания / А.В.Аверьянов, А.Э.Поливанова // Пульмонология (5) 2006 – c.74-79.
- Дефицит α1-антитрипсина и хроническая обструктивная болезнь легких / А.В.Аверьянов, А.Э.Поливанова // Пульмонология (3) 2007 – c.103-109.
- Роль эмфиземы в прогрессировании хронической обструктивной болезни легких / А.В.Аверьянов, А.Г. Чучалин, А.Э.Поливанова, А.В. Черняк, Г.Э. Поливанов, Г.В. Неклюдова, Ж.К. Науменко, В.П. Колосов // Уральский медицинский журнал 3(43) 2008 – с.89-95.
- Аспекты патогенеза эмфиземы легких у больных ХОБЛ / А.В.Аверьянов, М.В. Самсонова, А.Л. Черняев, А.Г. Чучалин, А.Э.Поливанова, Г.В. Николаев, В.И. Перепечин // Пульмонология (3) 2008 –с. 48-53.
- Матриксная металлопротеиназа-9 у больных ХОБЛ / А.Э.Поливанова, А.В. Аверьянов, А.Г.Чучалин, К.А. Зыков, А.В. Черняк, Г.Э. Поливанов // Сборник трудов 16 Нац. Конгресса по болезням органов дыхания, Санкт-Петербург-2006 – с. 231.
- Эндотелиальный фактор роста у больных ХОБЛ / А.Э.Поливанова, А.В. Аверьянов, А.В. Черняк, А.Г. Чучалин, К.А. Зыков, Г.А. Ткачев // Сборник трудов 16 Нац. Конгресса по болезням органов дыхания , Санкт-Петербург-2006-с.323.
- Neutrophil elastase in severe COPD and asthma exacerbation / Аnna Polivanova, Kirill A. Zykov, Alexander Averyanov, V.B. Beilina, E.I. Kaznacheeva // Eur. Resp. J. vol.28. suppl.50 (2006) p.211.
- Functional assessment of predominant emphysema localization / G.Polivanov, A. Averyanov, А. Polivanova, A. Cheryak, A. Chuchalin // Eur. Resp. J. vol.28. suppl.50 (2006) p.334.
- Анализ структуры легочной ткани и внутригрудных объемов на разных стадиях ХОБЛ / Аверьянов А.В., Поливанов Э.Г., Поливанова А.Э., А.В. Черняк, А.Г. Чучалин // Сборник трудов 16 Нац. Конгресса по болезням органов дыхания ,2006 с.214.
- Корреляционные связи маркеров воспаления с функциональными, рентгенологическими и биохимическими показателями у больных ХОБЛ А.В.Аверьянов, А.Э.Поливанова, А.В.Черняк, К.А. Зыков, А.Г. Чучалин, Г.А. Ткачев / Сборник трудов 16 Нац. Конгресса по болезням органов дыхания, Санкт-Петербург-2006 с.214.
- Взаимосвязь рентгенологических и функциональных показателей у больных ХОБЛ/ Поливанов Э.Г., Аверьянов А.В., Поливанова А.Э., А.В. Черняк, Н.Н. Мещерякова, А.Г. Чучалин // Сборник трудов 16 Нац. Конгресса по болезням органов дыхания , Санкт-Петербург-2006, с.231.
- Differences in serum levels of inflammatory markers , proteases and antiproteases in COPD patients with and without emphysema / Аnna E.Polivanova, Alexander Averyanov, Kirill A. Zykov //. Eur. Resp. J. vol.28 suppl.50 2007 36 S.