Стан протеолітичної системи при констеляції бронхіальної астми та метаболічного синдрому

СТАН ПРОТЕОЛІТИЧНОЇ СИСТЕМИ ПРИ КОНСТЕЛЯЦІЇ БРОНХІАЛЬНОЇ АСТМИ ТА МЕТАБОЛІЧНОГО СИНДРОМУ

Л.Н. Приступа , канд. мед. наук, доц.

Сумський державний університет

У літературі є низка повідомлень щодо участі протеолітичних систем у патогенезі бронхіальної астми (БА), зокрема у виникненні та персистенції запального процесу, розладів мікроциркуляції, формуванні ускладнень даного захворювання [1,2,3]. Як відомо, патофізіологічну основу метаболічного синдрому (МС) складає ендотеліальна дисфункція мікросудин у поєднанні з дефектами агрегації тромбоцитів і тромбоутворення. Опосередковано через дані зрушення, пов'язані між собою, складові МС: абдомінальне ожиріння, артеріальну гіпертензію, інсулінорезистентність, дисліпопротеїнемію. Для ендотеліальної дисфункції характерним є порушення балансу чинників, що беруть участь у регуляції судинного тонусу, тромбогенезу та росту м'язових волокон, у чому важливу роль відіграють компоненти протеолітичної системи [4,5].

Система протеолізу містить в собі набір протеолітичних ферментів, узгоджена дія яких лежить в основі гемокоагуляції, фібринолізу, кініногенезу, імунних реакцій, регуляції артеріального тиску. Зазначені фізіологічні системи тісно взаємозв'язані між собою, тому що мають спільні механізми активації та контролю. Так, активація протеїназ крові за допомогою фактора Хагемана запускає згортання крові, фібриноліз, кініногенез. Контроль за активністю протеїназ здійснюють сироваткові інгібітори протеолітичних ферментів крові - тромбіну, плазміну, калікреїну, які не є строго специфічними і гальмують активність усіх ферментів, хоча не однаковою мірою [6]. 1-інгібітор протеїназ (1-ІП) пригнічує активність серинових протеїназ, еластази, колагенази, тромбіну, плазміну. 2-макроглобулін (2-МГ) є інгібітором тіолових, серинових протеїназ і металопротеїназ, бере участь в імунологічних реакціях, метаболізмі сполучної тканини, модуляції активності цитокінів [6,7].

З'ясування характеру змін системи протеолізу при констеляції БА та МС ускладнюється тим, що окремі компоненти системи в певній ситуації різноспрямовано впливають на згортальну та протизгортальну системи крові, імунну систему, що потребує спеціального аналізу.

НЕВИРІШЕНІ ПИТАННЯ

Відсутні літературні дані щодо ролі зрушень у системі протеолізу при поєднанні БА та МС.

Комплексне порівняльне дослідження показників протеолітичної системи при БА та при її констеляції з МС з метою з'ясування патогенетичних ланок формування синдрому взаємного обтяження при даній асоціації захворювань.

Обстежено 141 хворого на БА, з них: 35 хворих на БА без ознак МС (I група), 34 хворих на БА із зайвою масою тіла (II група), 36 хворих на БА із ожирінням (III група), 36 хворих на БА у поєднанні із МС (IV група).Усі пацієнти отримували загальноприйняте ступеневе лікування. Контрольну групу склали 20 практично здорових осіб.

В основу для поставлення діагнозу БА була покладена інструкція про діагностику, клінічну класифікацію та лікування бронхіальної астми, затверджена Наказом №499 МОЗ України від 2003р., та Матеріали Міжнародного консенсусу з проблем БА. Діагноз МС ставили згідно з критеріями ВООЗ (1999). Індекс маси тіла (ІМТ) розраховували за формулою Кетле: маса тіла (в кг)/ріст (в м2). Його величину від 18 кг/м2 до 24,9 кг/м2 розцінювали як нормальну масу тіла, від 25 кг/м2 до 29,9 кг/м2 - як зайву, ІМТ, вищий 30 кг/м2, - як ожиріння. Вміст калікреїну (Кк), сумарну протеолітичну активність (СПА), 1-інгібітор протеїназ (1-ІП), 2-макроглобулін (2-МГ), прекалікреїн (ПКк), Хагеман-залежну фібринолітичну активність (ХЗФА), інгібітори плазміну визначали за методиками К.М.Веремеєнка (1988), еластазоподібну активність плазми (ЕПА) - за гідролізом терт-бутокси-карбоніл-L-аланін-паранітрофенілового ефіру, кініназу II - за методом Folk et al. [6].

Отримані дані про рівень показників системи протеолізу наведено у таблиці 1.

Таблиця 1 - Стан системи протеоліз-інгібітори у хворих на бронхіальну астму в період загострення захворювання

Вихідний стан протеолітичної системи у хворих усіх груп характеризувався зростанням сумарної протеолітичної та еластазоподібної активності. Так, у хворих I та II груп СПА була вірогідно вищою у порівнянні із контролем (р1<0,01, р2<0,01), а максимальний її рівень виявлено у хворих III та IV груп (р3<0,001, р4<0,001). Підвищення СПА, яка визначається активністю Кк, колагенази, еластази, катепсину G, відіграє важливу роль у розвитку гіперчутливості негайного типу, впливаючи на клінічний стан хворих через звільнення вазоактивних пептидів, які розширюють капіляри, збільшують їх проникливість, зумовлюють підвищення скоротливої функції гладеньких м'язів, секреторної функції залозистих клітин, що у кінцевому підсумку призводить до наростання обструкції бронхів [1,8,9].

Зростання СПА супроводжувалося підвищенням ЕПА, яка була максимально високою у хворих на БА у поєднанні із ожирінням та МС (III та IV групи) (р3<0,001; р4<0,001). Тому що ЕПА є маркером вираженості запального процесу і свідчить про активну дегрануляцію поліморфно-ядерних лейкоцитів, її рівень може служити діагностичною та прогностичною ознакою активності запальної реакції [8]. Оскільки еластаза здатна розщеплювати фактори згортання та фібринолізу, компоненти комплементу, імуноглобуліни, колагенові та еластинові волокна сполучної тканини [10] і має тромбіноподібну дію [11], то її зростання є несприятливим чинником відносно фібринолітичної та імунної систем, стану компонентів тканинного матриксу та епітелію дихальних шляхів.

Зважаючи на вагому роль еластази у ремоделюванні дихальних шляхів, ми провели кореляційний аналіз взаємозв'язку між активністю еластази, масою тіла пацієнтів та наявністю емфіземи легень. Кореляційний аналіз між масою тіла та ЕПА показав, що у міру збільшення маси тіла зростала залежність між цими показниками. Так, у хворих на БА із ожирінням та із МС виявлено середньої сили позитивний зв'язок між цими показниками (відповідно r3=0,32 (р3<0,05) та r4=0,39 (р4<0,05)), у хворих із НМТ та ЗМТ - слабкої сили позитивний зв'язок (відповідно - r1=0,12 (р1>0,05) та r2= 0,19 (р2>0,05)).

Попередньо на підставі клінічних та рентгенологічних даних емфізему легень було діагностовано у 7 (20%) пацієнтів I групи, у 19 (55,9%) - II групи, у 28 (77,8%) - III групи та у 30 (83,3%) - IV групи. Між ЕПА та частотою емфіземи у пацієнтів із нормальною та зайвою масою тіла встановлено слабкої сили позитивний зв'язок (r1=0,12; р1<0,05 та r2=0,19; р2<0,05), у той час як у хворих III та IV груп виявлено сильний позитивний зв'язок між даними показниками (r3=0,62; р3<0,05 та r4=0,79; р4<0,05).

Підвищена продукція еластази розглядається як результат захисної реакції, яка забезпечує на перших порах розщеплення макромолекулярних комплексів, прискорює елімінацію продуктів розпаду бактерій та інших інгальованих частинок білкової природи. Але при недостатньому вироблення інгібіторів протеїназ еластаза проникає у позаклітинне середовище, де і діє на фактори згортання та фібринолізу, еластин, колаген, протеоглікани [6]. Незважаючи на зростання вмісту б1-ІП та б2-МГ у хворих із ожирінням та супутнім МС, їх кількості, очевидно, недостатньо для нейтралізації ендогенних протеїназ, що і сприяє неконтрольованому впливу еластази на екстрацелюлярний тканинний матрикс легень (колаген, еластин, протеоглікани), що, у свою чергу, призводить до руйнування серединної частини молекул протеогліканів і пептидів колагену та формування емфіземи легень.

Дослідження вмісту інгібіторів протеїназ показало підвищення вмісту 1-ІП, який є основним інгібітором активності серинових протеїназ, еластази, протеїназ бактерій, має антитромбінову активність. Максимально підвищеним рівень 1-ІП був у хворих на БА у поєднанні з ожирінням та МС (III та IV групи), що можна оцінити як компенсаторну реакцію, спрямовану на ліквідацію надмірного протеолізу, оскільки посилене надходження 1-ІП у кров сприяє швидкій взаємодії із звільненими лізосомальними протеїназами та їх виведенню.

Вміст 2-МГ, що є одним із інгібіторів фібринолізу і основним інгібітором Кк, був зниженим у порівнянні з контролем у хворих із нормальною масою тіла (р1<0,05), у пацієнтів із зайвою масою статистично не відрізнявся від такого у контролі (р2>0,05). Вірогідне зростання вмісту 2-МГ виявлено у пацієнтів III та IV груп (р3<0,01, р4<0,01), що може свідчити про більш високу активність генералізованого запального процесу у даних хворих та опосередковано - про зниження антитромбінового потенціалу. Підвищення 1-ІП, 2-МГ може бути зумовлене гіперпродукцією прозапальних цитокінів, зокрема, ФНП-б та ІЛ-6, які здатні стимулювати гепатоцити до вироблення білків гострої фази запалення [12].

Вивчення сумарного вмісту інгібіторів плазміну (2-АП, 2-МГ, 1-ІП) показало, що їх рівень не відрізнявся від контрольної величини у хворих I та II груп та їх вірогідне підвищення у хворих III та IV груп (р3<0,001, р4<0,001). Підвищення вмісту інгібіторів плазміну свідчить про сповільнення фібринолізу у хворих на БА у поєднанні із ожирінням та МС. Поряд із цим у хворих III та IV груп виявлено зниження ХЗФА (р3 <0,001, р4<0,001 ) при нормальному її рівні у хворих I та II груп.

Виявлені зміни (зростання вмісту інгібіторів плазміну, зниження фібринолітичної активності) можуть сприяти розвитку тромботичних ускладнень, а наведені показники можна вважати їх ймовірними прогностичними біохімічними ознаками.

Дослідження кініногенезу у пацієнтів I та II груп показало зниження вмісту попередника Кк - ПКк, кініноруйнівного ферменту - кінінази I та зростання активності Кк. Вміст ПКк був вірогідно зниженим у хворих даних груп (р1<0,05, р2<0,001), що супроводжувалося підвищенням вмісту Кк (р1<0,01, р2<0,01). Активність кініноруйнівного ферменту кінінази II у пацієнтів I та II груп була зниженою (р1<0,001, р2<0,001), що, очевидно, зумовило зменшення інактивації кінінів та сприяло посиленню кініногенезу. Ці дані свідчать про ослаблення захисних реакцій з боку ККС при гіперпродукції кінінів. У хворих на БА у поєднанні із ожирінням та МС, незважаючи на високу СПА, спостерігалося зниження вмісту Кк (р3<0,05, р4<0,05), що супроводжувалося виснаженням резервів його попередника - ПКк. Поряд із гіпокініногенезом спостерігалося зростання інактивуючої дії плазми відносно кінінів - підвищення кінінази II вірогідно вище показників контрольної групи (р3 <0,001, р4<0,001). Зважаючи на те, що кініназа II є не лише інактиватором брадикініну, а й ферментом, що перетворює ангіотензин I в ангіотензин II - самий сильний вазоконстриктор, зростання її вмісту може сприяти підвищенню судинного тонусу і відповідно - артеріального тиску [6].

Аналіз показників системи протеолізу у фазу відносної клінічної ремісії показав, що у пацієнтів I та II груп усі показники зазнавали зворотного розвитку і наближалися до контрольних величин. У пацієнтів III та IV груп залишалися підвищеними ЗПА, ЕПА, 2-МГ, 1-ІП, інгібітори плазміну, зниженими - вміст ПКк, КК та фібринолітична активність. Таким чином, у хворих на БА і МС базисна ступенева терапія сприяла позитивній клінічній динаміці, що супроводжувалось зменшенням дисбалансу у системі протеоліз-інгібітори, хоча повної його ліквідації не наставало.

Поєднання БА із ожирінням та МС призводить до більш виражених зрушень у системі протеоліз-інгібітори у порівнянні із ізольованим перебігом БА, які характеризуються вищим рівнем загальної протеолітичної та еластазоподібної активності, білків гострої фази запалення, інгібіторів плазміну, кінінази та значно нижчим - Кк, ПКк.

У пацієнтів із констеляцією БА та МС спостерігалось зниження ХЗФА при підвищенні вмісту інгібіторів плазміну, що може сприяти розвитку мікроциркуляторних розладів та є предиктором виникнення тромботичних ускладнень.

Високий рівень у даних хворих білків гострої фази сприяє персистенції хронічного запального процесу.

Зниження вмісту Кк та зростання активності кінінази II є чинниками, що сприяють підвищенню артеріального тиску.

Зростання ЕПА у хворих із поєднанням БА і МС на початку лікування і незначна її регресія на фоні ступеневої протизапальної терапії у фазі відносної ремісії може сприяти розвитку і/чи прогресуванню емфізематозних змін легень.

Таким чином, механізми взаємного обтяження при констеляції БА та МС базуються на виникненні мікроциркуляторних та гемостатичних розладів, посиленні запального процесу, підвищенні ангіотензин-II-утворювальної здатності, формуванні емфіземи легень.

Оскільки базисна ступенева терапія БА сприяла позитивній клінічній динаміці захворювання, але не ліквідовувала дисбалансу системи протеолізу у пацієнтів із ожирінням та МС, що може сприяти прогресуванню запального та деструктивного ураження легень (емфіземи), виникненню та прогресуванню мікроциркуляторних розладів, дані пацієнти потребують особливої модифікації протизапальної терапії, призначення препаратів для поліпшення реологічних властивостей крові та обов'язкової корекції маси тіла.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Increased levels of elastase and alpha1-antitrypsin in sputum of asthmatic patients / A.M. Vignola, A. Bonanno, A. Mirabella et al. // Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 1998. - V.157, №2. - Р.505-511.

Zillox A.P., Domoto D.T., Hucheson P.A. Henoch-Schonlein purpura due to streptokinase //J. Clin. Immunol. - 1993. - Vol.13, № 6. - Р.415-423.

Активность химотрипсиноподобных протеиназ у больных ишемической болезнью сердца, артериальными гипертониями и неспецифическим аортоартериитом / Г.Г. Арабидзе, Л.А. Белова, Н.М. Чихладзе и др. // Терапевт. архив. - 2000. - №11.- С.36-39.

Аметов А.С., Демидова Т.Ю., Целиковская А.Л. Ожирение и сердечно-сосудистые заболевания //Тер. архив. - 2001.- №8.- С.66-69.

Веремеенко К.Н., Голобородько О.П., Кизим А.И. Протеолиз в норме и при патологии. - К.: Здоровье, 1988.- 200 с.

Веремеенко К.Н., Кизим А.И., Досенко В.Е. 2-макроглобулин: структура, физиологическая роль и клиническое значение // Лаб. диагн.-2000.-№2.-С. 3-9.

Витковский Ю.А., Кузник Б.И., Еделев Д.А., Солпов А.В. Влияние интерлейкинов 4 и 10 на систему гемостаза in vitro // Иммунология. - 2001. -№1. - С.43-45.

Клиническое значение определения фибронектина и активности ингибиторов протеолиза у больных бронхиальной астмой, осложненной эмфиземой легких / Л.М. Окопная, Т.М. Глазатова, В.Н. Зорин и др. // Клин. лаб. диагн.- 1995.- №2.- С.11-13.

Кужко М.М. Особенности обмена 1-ингибитора протеиназ у пациентов из семейного регистра, отягощенных по бронхиальной астме // Укр. пульм. журнал.-1999.-№1.-С. 54-55.

Кулакова Н.В. Биохимические маркеры воспаления и обструкции бронхов //Клин. мед. - 2000. - № 3. - С. 36-39.

Участие нейтрофилов в патогенезе аллергического воспаления: ингибиторно-протеазный индекс в оценке и прогнозировании атопических заболеваний / С.Г. Пужко, В.Л. Доценко, Е.А. Нешкова и др. // Вопр. мед. химии.- 1994.- №5.- С.37-41.

Федосеев Г.Б. Механизмы обструкции бронхов.- СПб.: Медицинское информационное агентство, 1995.- 336с.