Введение к работе
Актуальность. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) является одной из ведущих причин заболеваемости и смертности в мире и приводит к значительному и постоянно растущему экономическому и социальному ущербу [GOLD, update 2007]. Адекватное лечение может значительно увеличить продолжительность и улучшить качество жизни (КЖ) больных, страдающих этой легочной патологией [Чучалин А.Г., 2004]. В основе возникновения и прогрессирования ХОБЛ лежит хроническое воспаление, которое, с одной стороны, является универсальной реакцией на воздействие факторов риска развития болезни, а с другой – главной причиной всех функциональных и морфологических проявлений ХОБЛ. В развитии ХОБЛ предполагается участие факторов воспаления, прежде всего системы цитокинов, а также факторов, регулирующих пролиферацию соединительной ткани: систем коллагенолиза и фибринолиза. Недостаточно изучено влияние противовоспалительных (ПВ) цитокинов, в частности IL-10, на персистенцию воспалительного процесса при ХОБЛ как в очаге воспаления, так и на системном уровне. Отсутствуют сведения об адекватном увеличении синтеза этих цитокинов по мере прогрессирования заболевания. Кроме того, за последние годы появились факты в пользу развития системного воспаления при ХОБЛ как независимого процесса [Augusti A., 2003]; этот вопрос продолжает обсуждаться в литературе. Несмотря на проведение исследований, имеется мало сведений, касающихся влияния изучаемых полиморфизмов генов матриксных металлопротеиназ (ММР) на особенности развития ХОБЛ. В Японии частота промоторного варианта гена ММР-9 (С-1562Т) была связана с патологией легких при ХОБЛ, хотя не было обнаружено корреляций с клиническими нарушениями легочных функций [Ito A. et al., 2005]. Сведения о роли полиморфизмов других ММР при формировании ХОБЛ недостаточны и неоднозначны. Одним из наиболее изученных генных полиморфизмов является делеция или вставка (I/D) в регуляторном участке гена ангиотензинконвертирующего энзима (АСЕ) АСЕ-1. Показана связь ряда полиморфизмов [I/D гена АСЕ-1, S/L гена транспортера серотонина (5-НТТ)] с легочной гипертензией (ЛГ) при ХОБЛ [Eddahibi D. et al., 2003; , 2006]. Ввиду доказанной роли ММР в коллагенолизе и фиброзе бронхоальвеолярной системы при ХОБЛ представляется целесообразным исследовать функциональные промоторные полиморфизмы ММР-1 1G/2G и ММР-3 5А/6А, активно участвующие в разрушении межклеточного матрикса, и на примере российской популяции определить частоту гиперактивных аллелей генов (АСЕ-1, 5-НТТ), влияющих на сосудистый тонус, а следовательно, играющих важную роль в патогенезе ХОБЛ и формировании ЛГ.
Вследствие ряда последовательных патологических изменений в стенке сосудов малого круга кровообращения (МКК), гипоксемии, полицитемического синдрома при ХОБЛ формируется «легочное сердце», декомпенсация которого является одной из причин инвалидизации и смертности больных. В литературе обсуждается роль системной дисфункции эндотелия (ДЭ) в инициации и прогрессировании ХОБЛ, ее взаимосвязи с изменением показателей легочной гемодинамики и функциональным состоянием сердца [Кароли Н.А. и др. 2004]. Однако отсутствуют работы, посвященные изучению влияния ПВ терапии на ДЭ и гемоциркуляторные нарушения при ХОБЛ.
В настоящее время ведется поиск лекарственных средств, способных повлиять на воспаление при ХОБЛ и, тем самым, замедлить или остановить течение болезни [Birell M.A. et al., 2005]. Кортикостероиды (КС) являются основными препаратами, обладающими ПВ эффектом. Ингаляционные глюкокортикостероиды (ИГКС) при ХОБЛ, как известно, менее эффективны, чем при бронхиальной астме, что связано с активизацией разных типов клеток воспаления и усилением синтеза различных медиаторов при этих двух заболеваниях. Несмотря на это, метанализ результатов ряда клинических исследований продемонстрировал, что применение ИГКС у пациентов со среднетяжелым и тяжелым течением ХОБЛ улучшило статус здоровья, снизились частота обострений и уровень смертности [Sin D. et al., 2005]. Есть данные, что ИГКС оказывают положительный эффект и на гиперреактивность бронхов, которая выявляется у 60-80 % больных ХОБЛ [Donohue J.F., 2005]. Одним из условий успешного лечения этого заболевания является преодоление КС-рефрактерности, которая может быть обусловлена не только уже известными молекулярными изменениями [Barnes P., 2005]. В настоящее время изучается возможность применения в лечении больных ХОБЛ нового поколения ингибиторов провоспалительных медиаторов или рецепторов к ним. Одним из них является фенспирид [Шмелев Е.И., 2003; Чучалин А.Г. и др., 2005]. С учетом известных фармакологических эффектов препарата [Шмелев Е.И., 2003; Визель А.А. и др., 2007] представляется перспективным изучить его влияние на системное воспаление и показатели легочно-сердечной гемодинамики при ХОБЛ. В доступной литературе отсутствуют указания на подобные исследования.
В развитии любого воспаления, в т.ч. и при ХОБЛ, принимает участие нервная система, которая первой реагирует на все внешние воздействия и участвует в формировании ответных реакций. Известно, что негеномные эффекты КС реализуются и через ряд нейрогенных звеньев: увеличивается число тормозных пресинаптических М2-рецепторов в функциональном модуле, улучшается их функция и, соответственно, снижается бронхиальная гиперреактивность; уменьшается число М2- и М3-холинорецепторов на гладких мышцах (ГМ) дыхательных путей (ДП); увеличивается активность ацетилхолинэстеразы в синапсе функционального модуля; прямо и опосредовано КС увеличивают релаксирующую активность 2-агонистов [Johnson М. et al., 2001]. Очевидно, что при ХОБЛ перестройка бронхолегочной ткани затрагивает и нейрогенные структуры, а это, в свою очередь, способствует формированию дополнительных механизмов КС-рефрактерности, изучение которых может внести существенный вклад в достижение положительных результатов лечения.
Цель работы: установить клеточно-молекулярные и нейрогенные механизмы, участвующие в формировании и прогрессировании ХОБЛ, определить возможность медикаментозной коррекции выявленных нарушений.
Задачи.
-
Определить роль клеточно-молекулярных факторов (показателей врожденного и адаптивного иммунитета, цитокинов, ростовых факторов) в развитии локального и системного воспаления на различных стадиях ХОБЛ и оценить возможность коррекции выявленных изменений.
-
Провести генотипирование функционально активных промоторных аллелей генов ММР-1 (1G/2G-1607), ММР-3 (5А/6А-600), 5-НТТ S/L (участок HTTLPR), а также интронного полиморфизма гена АСЕ-1 I/D для определения роли некоторых патогенетически значимых функциональных генных вариантов в формировании клинических проявлений ХОБЛ.
-
Оценить влияние ПВ терапии беклометазон дипропионатом (БДП) и фенспиридом на клиническое течение ХОБЛ и показатели качества жизни больных в зависимости от тяжести течения заболевания.
-
Изучить влияние ПВ терапии БДП и фенспиридом на микроциркуляцию (МЦ) МКК, показатели легочной и центральной гемодинамики у больных ХОБЛ в зависимости от тяжести течения заболевания.
-
Изучить вазорегулирующую функцию эндотелия в зависимости от стадии ХОБЛ, сопоставить ее с основными показателями легочно-сердечной гемодинамики и определить возможность медикаментозной коррекции выявленных нарушений БДП и фенспиридом.
-
Создать математическую модель, прогнозирующую клиническую эффективность лечения ИГКС.
-
Создать модель ХОБЛ в эксперименте и определить особенности течения воспалительного процесса в очаге воспаления и на системном уровне.
-
Изучить роль автономной нервной системы в развитии обструктивных нарушений на различных этапах формирования ХОБЛ в эксперименте.
-
Выявить нейрогенные механизмы КС-рефрактерности и определить оптимальные сроки применения ИГКС при формировании ХОБЛ в эксперименте.
-
Изучить возможность медикаментозной профилактики формирования и прогрессирования ХОБЛ в эксперименте.
Научная новизна.
Разработано новое направление в патогенезе ХОБЛ – установлена роль сосудистых и нейрогенных механизмов в формировании этого заболевания:
доказано, что у пациентов ХОБЛ без выраженной артериальной гипертензии и ишемической болезни сердца уже на 2 стадии (ст.) заболевания определяются системная ДЭ и нарушение легочно-сердечной гемодинамики. БДП и фенспирид оказывают положительное влияние на показатели легочно-сердечной гемодинамики у больных со среднетяжелым течением ХОБЛ;
построена математическая модель, прогнозирующая клиническую эффективность назначения ИГКС. Показано, что основными индикаторами, определяющими прогноз, являются показатели, характеризующие васкулярные процессы: уровень гемоглобина (Hb), величина систолического давления в легочной артерии (СДЛА) и диастолический размер правого желудочка (ПЖд);
впервые показано корригирующее влияние БДП и фенспирида на васкулярные нарушения у больных 2 ст. заболевания, что опосредуется ингибированием нейрогенных механизмов воспаления и лежит в основе реализации клинического эффекта применяемых лекарственных средств;
впервые выявлена прогностическая значимость генотипа АСЕ D как фактора высокого риска развития системной ДЭ при ХОБЛ, а также выявлена взаимосвязь между частотой носительства аллеля D гена АСЕ и частотой обострения ХОБЛ. Показано, что генотип D/D гена АСЕ у больных ХОБЛ ассоциирован с ранней смертью среди лиц мужского пола;
создана экспериментальная модель ХОБЛ при использовании диоксида азота (NO2) в качестве инициирующего фактора (решение о выдаче патента от 19.02.2009 г.). Впервые показано, что NO2 взаимодействует с афферентными капсаицин-чувствительными С-волокнами ДП, инактивируя их по мере увеличения длительности воздействия;
в эксперименте доказана роль автономной нервной системы в развитии обструктивных нарушений на этапах формирования ХОБЛ: на ранних стадиях заболевания нарушается работа афферентного звена и постганглионарных пресинаптических М2-холинорецепторов, на поздних – снижается сократительная активность гладких мышц ДП;
впервые установлено, что КС, взаимодействуя с эфферентными С-волокнами на ранних стадиях формирования ХОБЛ, оказывают дилатационное действие на бронхи; на поздних стадиях, напротив, вызывают бронхоконстрикторный эффект. Инактивация рецепторов С-волокон является одним из механизмов КС-рефрактерности при прогрессировании ХОБЛ;
в эксперименте впервые доказана возможность замедления формирования ХОБЛ при использовании некортикостероидного ПВ препарата фенспирида. Это может стать одним из направлений для разработки первичной медикаментозной профилактики этого заболевания при длительном воздействии агрессивных ингаляционных факторов.
Установлено, что на 2 и 3 ст. ХОБЛ в очаге воспаления и на системном уровне отсутствует компенсаторное увеличение содержания ПВ цитокинов (IL-1ra, IL-10). Выявлено независимое течение системного и локального воспаления.
Впервые установлено прогностическое значение генов, определяющих ремоделирование межклеточного матрикса при воспалительных процессах в легких, как факторов высокого риска развития ЛГ (генотип ММР-1 1G/1G) и трахеобронхиальной дискинезии (ТБД) (генотип ММР-3 5А/5А) при ХОБЛ.
Показано, что развитию дыхательной недостаточности (ДН) у больных ХОБЛ способствует генотип L гена 5-НТТ, регулирующий транспорт и захват серотонина.
Практическая значимость работы. Возможность коррекции сосудистых нарушений, оказывающих существенное влияние на формирование и прогрессирование ХОБЛ, определяет эффективность ПВ терапии при этом заболевании. Результаты исследования позволили обосновать раннее (начиная со 2 ст.) назначение ИГКС больным ХОБЛ.
Доказано, что прогностическими критериями эффективности терапии ИГКС у больных ХОБЛ являются уровень Hb, величина СДЛА, размер ПЖд. Определение этих показателей доступно в лечебной практике.
Установлено, что комбинация ИГКС и фенспирида при ХОБЛ может замедлить развитие сосудистых изменений, способствующих нарушению гемодинамики МКК, формированию хронического легочного сердца (ХЛС) и инвалидизации больных. Раннее назначение фенспирида может замедлить прогрессирование заболевания даже при условии продолжающегося влияния поллютантов, что следует учитывать при ведении пациентов, имеющих контакт с агрессивными ингаляционными факторами.
Для оценки функционального состояния эндотелия в клинической практике может быть использован широко доступный интегральный метод УЗ диагностики сосудодвигательной функции плечевой артерии.
Научно обоснована необходимость определения функционального варианта I/D гена АСЕ-1 для определения кардиоваскулярного риска и коррекции лечения у всех пациентов с ХОБЛ мужского пола.
Положения, выносимые на защиту.
-
На фенотипические особенности ХОБЛ влияют функциональные полиморфизмы генов ММР-1, ММР-3, АСЕ-1 и 5-НТТ:
а) генотип ММР-1 1G/1G является фактором повышенного риска развития ЛГ;
б) носительство генотипов ММР-3 5А/5А, ММР-1 2G/2G и НТТ S влияет на частоту встречаемости ТБД;
в) гиперактивный аллель L гена 5-НТТ ассоциирован с прогрессированием ДН;
г) генотип АСЕ D является фактором высокого риска развития системной ДЭ.
-
Дисбаланс про- и противовоспалительных цитокинов способствует прогрессированию хронического воспаления при ХОБЛ.
-
Сосудистые изменения играют значительную роль в формировании и развитии ХОБЛ:
а) увеличение концентрации эндотелина-1 (ЕТ-1), расстройства легочной МЦ, повышение СДЛА выявляются на 2 ст. ХОБЛ. При прогрессировании заболевания эти показатели достоверно не изменяются, однако нарастают вентиляционные расстройства;
б) положительный клинический эффект ПВ терапии БДП и фенспиридом реализуется за счет оптимизации состояния легочного сосудистого русла;
в) функциональные варианты генов ММР-1, ММР-3, АСЕ-1 и 5-НТТ патогенетически значимые при ХОБЛ, ассоциированы с развитием патологических васкулярных реакций.
-
Пусковым моментом развития нейрогенного воспаления при экспериментальном воспроизведении ХОБЛ является активация афферентных нервных окончаний С-волокон длительными ингаляциями NO2.
-
Рефрактерность к КС при ХОБЛ определяется не только молекулярными факторами, но и нейрогенным (негеномным) механизмом. Дилатация ГМ бронхов при использовании КС опосредована их влиянием на рецепторы С-волокон. При прогрессировании заболевания снижается возможность нервных структур принимать участие в адекватном ответе на КС, что уменьшает вероятность достижения клинического эффекта.
-
Применение низких доз фенспирида за счет активации рецепторов С-волокон препятствует формированию ХОБЛ в эксперименте.
Апробация и практическая реализация материалов диссертации. По теме диссертации написаны клинические рекомендации и 2 пособия для врачей. Получено положительное решение о выдаче патента от 19.02.2009 г. на заявку №2008111053 от 25.03.08 «Способ моделирования ХОБЛ». Материалы диссертации были представлены на 15 Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (БОД) (Санкт-Петербург, 2006), на 16 Конгрессе Европейского респираторного общества (ERS) (Германия, Мюнхен, 2006), на научно-практической конференции, посвященной 40-летию НИИ пульмонологии СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова (Санкт-Петербург, 2007), на Санкт-Петербургском обществе терапевтов им. С. П. Боткина (Санкт-Петербург, 2007), на 17 Национальном конгрессе по БОД (Казань, 2007), на Научном совете СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова (Санкт-Петербург, 2007), на 17 Конгрессе ERS (Швеция, Стокгольм, 2007), на республиканской научно-практической конференции «Актуальные проблемы пульмонологии» (Карелия, Петрозаводск, 2008), на научно-практической конференции «От научных исследований к практической пульмонологии» (Санкт-Петербург, 2008), на научно-практической конференции «ХОБЛ – актуальная проблема респираторной медицины» (Самара, 2008), на 7 Конгрессе терапевтов Санкт-Петербурга и Северо-западного Федерального округа России (Санкт-Петербург, 2008), на 18 Национальном конгрессе по БОД (Екатеринбург, 2008), на 18 Конгрессе ERS (Германия, Берлин, 2008), на научной сессии НИИ пульмонологии СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова (Санкт-Петербург, 2009).
Результаты исследования внедрены в практическую работу клиники НИИ пульмонологии СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова, районных поликлиник и пульмонологических отделений стационаров Санкт-Петербурга, Великого Новгорода, Петрозаводска.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 печатных работ, из них в рецензируемых научных журналах, рекомендуемых ВАК – 12; в научных журналах – 2; глав в монографии – 1; в сборниках трудов Национальных конгрессов – 3; в сборниках трудов международных конгрессов – 7.
Личный вклад автора. Исследования, представленные в диссертационной работе, выполнены при непосредственном участии автора в ГОУ ВПО «СПбГМУ им. акад. И. П. Павлова» Министерства здравоохранения и социального развития РФ: в НИИ пульмонологии, научно-методическом центре молекулярной медицины, на кафедре рентгенологии и радиационной медицины, а также в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН.
Самостоятельно проводилось клиническое обследование больных. Методики, описанные в клиническом и экспериментальном разделах, осуществлялись под личным контролем автора. На исследования, выполненные в соавторстве, имеются ссылки в диссертации и в совместных публикациях. Доля участия автора в накоплении, обобщении и анализе материала составляет 100 %.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 399 страницах компьютерного текста и состоит из введения, 2 разделов, включающих 12 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа иллюстрирована 82 таблицами и 120 рисунками. Библиографический указатель содержит 419 источников, в том числе 351 – зарубежных авторов.
![Клинико-микробиологические особенности формирования хронической обструктивной болезни легких у животноводов [Электронный ресурс]](/i/i/4300/205839.png "Клинико-микробиологические особенности формирования хронической обструктивной болезни легких у животноводов [Электронный ресурс] Кожаева Вера Борисовна")
