|
Скачать 0.62 Mb.
|
На правах рукописи КУЗУБОВА Наталия Анатольевна ПАТОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ (КЛИНИКО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) 14.00.43 – пульмонология 14.00.16 – патологическая физиология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук Санкт-Петербург - 2009 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И. П. Павлова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской федерации и в Институте эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова Российской академии наук. ^ доктор медицинских наук, ИЛЬКОВИЧ профессор МИХАИЛ МИХАЙЛОВИЧ доктор медицинских наук, ДАНИЛОВ профессор ЛЕВ НИКОЛАЕВИЧ ^ доктор медицинских наук, ЧУЧАЛИН академик РАМН, профессор АЛЕКСАНДР ГРИГОРЬЕВИЧ доктор медицинских наук, КОРОВИНА профессор ОКСАНА ВСЕВОЛОДОВНА доктор медицинских наук, НИКОЛАЕВ профессор ВАЛЕНТИН ИВАНОВИЧ ^ «Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова». Защита состоится «22» сентября 2009 года в 1315 часов на заседании диссертационного совета Д.208.090.02 при Санкт-Петербургском государственном медицинском университете им. акад. И. П. Павлова, в НИИ пульмонологии (197089, Санкт-Петербург, ул. Рентгена, 12). ^ в библиотеке Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. акад. И. П. Павлова (197022, Санкт-Петербург, ул. Л. Толстого, д. 6/8). Автореферат разослан «_____» ______________ 2009 года. Ученый секретарь Диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор А. Л. Александров ^ 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; Sayed-Tabatabaei F.A. et al., 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 β2-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. ^ установить клеточно-молекулярные и нейрогенные механизмы, участвующие в формировании и прогрессировании ХОБЛ, определить возможность медикаментозной коррекции выявленных нарушений. Задачи.
Научная новизна.
^ 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. ^
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.
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.
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. ^ 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 %. ^ 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. ^ Материалы и методы исследования. В исследование вошли 90 больных ХОБЛ, находившиеся на лечении в клинике НИИ пульмонологии с 2004 по 2007 год. Оценка стадии ХОБЛ проводилась в соответствии с классификацией тяжести ХОБЛ согласно требованиям GOLD 2007 г. Все обследованные больные - лица мужского пола со стажем курения не менее 20 пачка-лет. Средний возраст пациентов составил 60,7±5,56 лет. Показания для включения больных в исследование: ХОБЛ средней (2 ст.) и тяжелой (3 ст.) степени тяжести, отсутствие клинически значимой сопутствующей патологии. В исследование не включались пациенты, имеющие сопутствующую патологию легких, требующие проведения длительной кислородотерапии и использовавшие ранее ПВ терапию. Перед началом исследования пациенты подписали форму информированного согласия. Было сформировано 3 группы пациентов: 1 группа – больные ХОБЛ 2 ст., которым был назначен фенспирид в дозе 80 мг/сут.; 2 группа – больные ХОБЛ 2 ст., которым был назначен БДП в дозе 800 мкг/сут.; 3 группа – больные ХОБЛ 3 ст., которым был назначен БДП в той же дозе. Пациенты трех групп получали ипратропиум бромид ежедневно в дозе 160 мкг/сут. на протяжении всего периода наблюдения (6 мес.). Исследование КЖ больных ХОБЛ до и после лечения было проведено с помощью респираторной анкеты больницы Святого Георгия. ^ Проходимость ДП оценивали спирометрическим методом на аппарате «Мастер-скрин» («Э. Егер», Германия). Выраженность изменений оценивалась согласно градациям изменений по Р.Ф. Клементу с соавторами (1986). Газовый состав и кислотно-основное состояние артериализованной капиллярной крови (напряжение кислорода и углекислого газа) в условиях покоя оценивались с помощью микрометода Аструпа на аппарате «AVL» (Австрия). Жизненная емкость легких (ЖЕЛ), форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), объем форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1), мгновенная объемная скорость при выдохе 25, 50, 75 % (МОС25, М0С50, МОС75) определялись при анализе спирометрии. Общая емкость легких, остаточный объем легких определялись методом общей плетизмографии. Определение диффузионной способности легких проводилось в устойчивом состоянии вентиляции (ДСЛу) и при задержке дыхания (ДСЛзд). Электрокардиография проводилась на 12-канальном аппарате «МАС 1200» фирмы «SТ GE Medikal Systems IT» (Германия). Рентгенография грудной клетки выполнялась на рентгеновской установке фирмы «Fillips Optimus» (Германия). Компьютерная томография грудной клетки (КТ) и высокоразрешающая функциональная КТ проводилась на мультисрезовом спиральном КТ сканере фирмы Toshiba Astenion (США) [Muller N.L. et al., 1997]. Сцинтиграфия легких выполнялась на гамма-камере “Sigma-410 S”. Эмболизирующий радиофармацевтический препарат Макротех (Москва) вводился внутривенно в дозе 1-1,5 мБк на 1 кг веса исследуемого. Сбор информации осуществляли в течение 2-4 мин при поверхностном дыхании пациента в трех проекциях с набором 300.000 импульсов на каждую сцинтиграмму. Последующий анализ проводился путем компьютерной обработки по шести условным зонам легких (верхняя, средняя и нижняя в обоих легких). Эходопплерокардиография выполнялась на УЗ сканнере экспертного класса GE VIVID7 Dimension (General Electrics, США, 2005). Определялись планиметрические и расчетные гемодинамические показатели. Оценка функции эндотелия осуществлялась с помощью пробы с реактивной гиперемией плечевой артерии по методу D.S. Celermajer и соавт. (1992) и по содержанию эндотелина в плазме крови методом иммуноферментного анализа (ИФА), с использованием коммерческих тест-систем фирмы BIOMEDICA (Австралия). Показатели оптической плотности образцов измеряли на фотометре «ELM-3000» фирмы DRG (США) при длине волны 450 нм. Бронхоскопические методы исследования включали бронхофиброскопию, сегментарный бронхоальвеолярный лаваж для проведения цитологических, морфологических и иммунологических исследований. Бронхофиброскопия выполнялась бронхофиброскопами фирмы «Olympus»(Япония) модели: BFT10, BFT20, а также фирмы «Pentах» (Германия): модель FB18P. В оценке эндоскопических данных была использована классификация бронхоскопической картины воспалительных изменений трахеобронхиального дерева, предложенная проф. В.А. Герасиным (1989). Степень ТБД определялась по классификации Овчинникова А.А. [Лукомский Г.И. и др., 1982 г.]. ^ Разделение клеток иммунной системы на основные популяции проводилось с помощью набора моноклональных антител к специфическим дифференцировочным антигенам, которые экспрессируются на поверхности разных типов клеток. Показатели фагоцитарной активности нейтрофилов изучали в тестах спонтанного и стимулированного микробными полисахаридами (продигиазаном и зимазаном) фагоцитоза. Уровень цитокинов IL-8, IL-1β, IL-1ra определяли методом твердофазного ИФА с использованием тест-систем ТОО «Цитокин» (Санкт-Петербург). Показатели оптической плотности образцов измеряли на фотометре «ELM-3000» фирмы DRG (США) при длине волны 450 нм. Уровень трансформирующего фактора роста β (TGFβ) определяли методом твердофазного ИФА с использованием тест-систем фирмы DRG (США). Уровень циркулирующих комплексов (ЦИК) в сыворотке крови и ЖБАЛ определяли по методу V. Haskova (концентрации полиэтиленгликоля: 3,75 % - для осаждения крупных ЦИК и 7 % - для осаждения средних ЦИК). Проводилось генотипирование функционально активных промоторных аллелей генов ММР-1 (1G/2G-1607), ММР-3 (5А/6А-600) и РАI-1 (4G/5G-675), 5-НТТ S/L (участок НТТLPR), а также интронного полиморфизма гена АСЕ-I I/D (инсерционный и делеционный варианты). Геномную ДНК для исследования выделяли из лейкоцитов крови больных и доноров после лизиса, иммобилизации и очистки ДНК на сорбенте с применением набора «ДНК-Сорб» (Литех, Москва). Генотипы ММР-1 (1G/2G), ММР-3 (5А/6А) определяли с помощью аллель-специфической полимеразной цепной реакции (ПЦР). Подбор соответствующих праймеров осуществляли с помощью программы Primer Express (Applied Biosystems, Германия), причем искомый точечный полиморфизм располагали на 3-конце передних праймеров. Для определения инсерционных и делеционных аллелей генов АСЕ-1 и 5-НТТ использовали ранее описанные пары праймеров. Реакционная смесь для ПЦР содержала следующие компоненты: 5х ПЦР-буфер (Амплисенс, Москва); смесь дезоксинуклеотидов (MBI Fermentas, Каунас, Литва), праймеры (от 0,05 до 0,3 nM) производства «Синтол» (Москва), ДНК-Таq полимеразу («ДНК-Технология, Москва», 1,0 МЕ в пробе) и геномную ДНК (2,5 мкл на реакцию) в общем объеме 10 мкл. ПЦР проводили в амплификаторе ICycler (Bio-Rad, США). Режимы ПЦР были следующими: 94оС, 5 мин; 40 циклов ПЦР: денатурация: 94оС, 30 с; отжиг в течение 30 с: 55оС (ММР-1), 54оС (ММР-3/5А), 49оС, (ММР-3/6А), 65оС (5-НТТ), 67оС (АСЕ-1); элонгация: 72оС, 30 с (40 циклов); 72оС, 7 мин. Продукты ПЦР оценивали после электрофореза в 1,5 %-ом агарозном геле при окраске этидий-бромидом. Визуализацию специфических продуктов осуществляли с помощью УФ-трансиллюминатора. Изображения фиксировали с помощью цифровой фотокамеры Canon PowerShot A70. Статистическая обработка данных проведена с помощью системы анализа данных SPSS 16.0. Для построения моделей заболевания была использована программа многофакторного дискриминантного анализа с пошаговым отбором наиболее информативных переменных на основе F–статистики Фишера. С его помощью построены дискриминантные функции в виде линейных комбинаций предиктных переменных, обеспечивающих наилучшее разделение групп больных с положительной и отрицательной клинической динамикой, а также без динамики. ^ Клиническая характеристика больных ХОБЛ. Основные результаты клинико-функционального обследования больных ХОБЛ в исходном состоянии представлены в табл. 1. Выявлено, что выраженные нарушения перфузии в легких определяются уже при среднетяжелом течении ХОБЛ и существенно не отличаются от расстройств легочной МЦ при тяжелом течении заболевания. Это свидетельствует о раннем включении сосудистого звена в патологический процесс. Полученные результаты демонстрируют сопоставимость больных 1 и 2 групп по изучаемым клинико-функциональным признакам, что позволило после периода 6-месячной терапии провести корректную оценку влияния различных ПВ препаратов (БДП и фенспирида) на особенности и характер течения заболевания у пациентов со среднетяжелым течением ХОБЛ. Больные 3 группы существенно отличались по результатам клинического и функционального исследований от пациентов 1 и 2 групп. Таблица 1. Результаты клинико-функционального обследования больных ХОБЛ (n=90).
Таблица 1 (продолжение).
После 6-месячного курса лечения положительная клиническая динамика выявлена у 9 (30,4 %) больных 1 группы, у 15 (50 %) больных 2 группы и у 10 (33,3 %) больных 3 группы. Клинический эффект у пациентов, принимавших БДП, реализовывался за счет следующих показателей: уменьшения ощущения одышки, частоты обострений заболевания, увеличения толерантности к физической нагрузке и уменьшения проявлений эндобронхита, выявляемого при бронхологическом исследовании. Позитивное изменение указанных параметров было более выраженным у пациентов со среднетяжелым течением заболевания (табл. 2). У больных, положительно отреагировавших на лечение фенспиридом, отмечены сходные клинические изменения, однако не удалось добиться увеличения толерантности к физической нагрузке. У всех обследованных пациентов выявлено существенное снижение показателей КЖ до лечения. Терапия БДП способствовала улучшению КЖ больных 2 ст. заболевания. При тяжелом течении патологического процесса выраженной динамики изучаемых шкал КЖ не отмечено. На фоне терапии фенспиридом достоверных изменений показателей КЖ также не произошло, выявлено уменьшение влияния заболевания на повседневную жизнь больных и увеличение числа больных, позитивно оценивающих лечение. Таблица 2. Клинико-функциональные показатели у больных ХОБЛ с положительной клинической динамикой на фоне ПВ терапии (n=34).
Таблица 2 (продолжение).
* р<0,05 - различия достоверны внутри группы до и после лечения. Назначение БДП и фенспирида позволило у всех больных ХОБЛ независимо от степени тяжести заболевания и клинического эффекта стабилизировать вентиляционную функцию легких на протяжении срока наблюдения. |