Маркеры воспаления в конденсате выдыхаемого воздуха
…анализ конденсата выдыхаемого воздуха является перспективным исследованием благодаря простой неинвазивной технике получения материала из нижних дыхательных путей для определения различных биомаркеров.
В последние годы анализу выдыхаемого воздуха придается все большее значение в диагностике болезней органов дыхания, для мониторинга воспаления и оксидантного стресса легких.
В выдыхаемом воздухе могут определяться различные газы, такие как оксид азота (NO), оксид углерода, этан, пентан и гидрокарбонаты. Тяжелые нелетучие субстанции (медиаторы воспаления, цитокины, оксиданты) могут быть определены в конденсате выдыхаемого воздуха, что открывает новые перспективы для исследования выдыхаемого воздуха.
Многие болезни легких, включая бронхиальную астму, хроническую обструктивную болезнь легких, бронхоэктазы, муковисцидоз, интерстициальные заболевания легких, характеризуются хроническим воспалением и оксидантным стрессом. «Золотым стандартом» оценки воспаления в стенке бронхов является фибробронхоскопия с выполнением биопсии.
Для получения нелетучих медиаторов и маркеров воспаления в дыхательных путях требуется проведение инвазивных методов исследования, таких как бронхоальвеолярный лаваж и получение индуцированной мокроты. Эти процедуры не могут проводиться повторно через короткий промежуток времени, особенно у тяжелых больных, детей и в амбулаторной практике. Также показано, что индуцирование мокроты ингаляцией гипертонического раствора хлорида натрия может приводить к бронхоконстрикции.
Этим можно объяснить растущий интерес к анализу конденсата выдыхаемого воздуха как к простому неинвазивному методу оценки степени воспаления в дыхательных путях, дифференциальной диагностике легочных заболеваний, мониторинга эффективности проводимого лечения.
Конденсат выдыхаемого воздуха получают путем охлаждения выдыхаемого воздуха. тот метод является неинвазивным, не оказывает влияния на функцию легких и воспаление. Для получения 1-3 мл конденсата необходимо 10-15 минут спокойного дыхания.
В настоящее время в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружены нелетучие соединения, включая белки, липиды и оксиданты. Первые исследования по выявлению поверхностно-активных свойств конденсата выдыхаемого воздуха, в том числе легочного сурфактанта, были проведены в нашей стране Г.И. Сидоренко и др. в 1980 г., М.В. Курик и др. в 1987 г. В последние годы число субстанций, определяемых в конденсате выдыхаемого воздуха, неуклонно растет. Основные из них – медиаторы воспаления и оксиданты.
ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА
Перекись водорода (Н2О2) продуцируется воспалительными клетками (эозинофилами, нейтрофилами и макрофагами). Избыток Н2О2 оказывает цитотоксическое действие на бронхиальный эпителий, способствует высвобождению медиаторов воспаления и развитию гиперреактивности бронхов. Повышение уровня Н2О2 в дыхательных путях может приводить к увеличению ее уровня в выдыхаемом воздухе. Концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха повышена в 5 раз у курильщиков по сравнению с некурящими.
Концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха увеличина по сравнению со здоровыми людьми у врослых больных бронхиальной астмой и у детей с обострением и ремиссией бронхиальной астмы. Увеличение содержания Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с бронхиальной астмой коррелирует со снижением объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1).
Также Antczak A. et al. в двойном слепом плацебо контролируемом исследовании показали, что у больных бронхиальной астмой, получавших лечение ингаляционными глюкокортикостероидами, уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха значительно уменьшился по сравнению с пациентами, получавшими плацебо. У больных бронхиальной астмой концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха коррелирует с эозинофилией мокроты, но не выявлено связи с гиперреактивностью бронхов.
Уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у больных со стабильной хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) по сравнению со здоровыми людьми, и дальнейшее его обнаружено при обострении болезни. Не было достоверных различий в концентрации Н2О2 курящих, бывших курильщиков и некурящих больных с ХОБЛ. Также в двойном слепом плацебоконтролируемом исследовании с двумя параллельными группами установлено, что длительный прием ацетилцистеина снижает уровень Н2О2 конденсате выдыхаемого воздуха у больных со стабильной ХОБЛ.
У взрослых больных с клинически стабильным муковисцидозом не выявлено изменений Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха. У детей муковисцидозом, которые переносили обострение легочной инфекции, уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха снизился, тогда как клиническое состояние больных улучшилось лишь после антибактериальной терапии.
Повышение концентрации Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха по сравнению со здоровыми обнаружено у пациентов с бронхоэктазами, и была выявлена обратная корреляция между уровнем Н2О2 и ОФВ1. Также увеличенный уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружен у больных с респираторным дистресс-синдромом и у больных с раком легкого после лобэктомии и пульмонэктомии, что рассматривается как проявление оксидантного стресса.
ЭЙКОЗАНОИДЫ
Эйкозаноиды – метаболиты арахидоновой кислоты – являются медиаторами воспаления, ответственными за сокращение гладкой мускулатуры, вазоконстрикцию/вазодилатацию, повышение сосудистой проницаемости, гиперсекрецию слизи, кашель и приток воспалительных клеток. К ним относятся простагландины, тромбоксан, изопростаны и лейкотриены (ЛТ).
Неинвазивное определение а анализ этих медиаторов в конденсате выдыхаемого воздуха для оценки эффективности антагонистов лейкотриенов или ингибиторов томбоксана более эффективны, чем анализ крови, мочи и бронхоальвеолярный лаваж.
8-Изопростан отражает клеточные эффекты оксидативного стресса и, следовательно, воспалительного процесса в дыхательных путях. У пациентов с легкой степенью бронхиальной астмы обнаружено увеличение концентрации 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха в 2 раза по сравнению сло здоровыми людьми, а при тяжелой форме заболевания его уровень был в 3 раза выше чем у больных с легкой бронхиальной астмой, независимо от лечения ингаляционными глюкокортикостероидами.
Концентрация 8-изопростана также была повышена у курильщиков, но не столь значительно, как у больных ХОБЛ.
Уровень 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха у больных муковисцидозом был повышен в три раза и негативно коррелирован с ОФВ1.
Isola N. et al. показали, что содержание 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с идиопатическим фиброзирующим альвеолитом было достоверно выше и коррелировало с тяжестью заболевания. Это позволяет использовать 8-изопростан в качестве биомаркера активности воспаления при этом заболевании.
Уровень ЛТВ4 и цистеиновых ЛТ в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у пациентов с бронхиальной астмой по сравнению со здоровыми людьми, при утяжелении астмы их содержание увеличивается. Повышение концентрации ЛТВ4 наблюдалось также при ХОБЛ, в то время как содержание ЛТЕ4 увеличивается только при бронхиальной астме. Уровень ЛТ в конденсате выдыхаемого воздуха моет быть маркером при оценке эффективности лечения антагонистами ЛТ у пациентов с ХОБЛ и бронхиальной астмой.
ПРОДУКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С NO
Многочисленные исследования, показали, что определение NO в конденсате выдыхаемого воздуха является достаточно чувствительным методом для оценки активности воспалительного процесса и тяжести течения бронхиальной астмы.
Высокий уровень нитратов был обнаружен в конденсате выдыхаемого воздуха больных бронхиальной астмой, особенно в период обострения. Содержание нитротирозина, стабильного продукта распада пероксинитрита, повышено в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с легкой бронхиальной астмой и снижено у пациентов с тяжелой бронхиальной астмой, получающих базисную терапию ингаляционными глюкокортикостероидами.
Уровень нитрозотиола уменьшался через 3 недели после лечения будесонидом в дозе 400 мкг/сутки, чего не наблюдалось при лечении низкими дозами (100 мкг/сутки). Напротив, быстрое дозозависимое снижение уровня нитритов/нитратов в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружено у пациентов с бронхиальной астмой. Это позволяет предположить, что уровень нитритов/нитратов более чувствителен к противовоспалительному лечению.
Уровень нитрозотиола и нитритов в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у больных с ХОБЛ по сравнению со здоровыми курильщиками. Достоверная негативная корреляция между ОФВ1 и продуктами нитротирозина показана у пациентов с ХОБЛ в отличие от больных бронхиальной астмой и здоровых субъектов. Это свидетельствует о важной роли метаболитов NO в воспалении дыхательных путей при ХОБЛ.
Достоверное повышение уровня нитритов/нитратов и нитротирозина в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружено у детей с обострением муковисцидоза и у взрослых пациентов с тяжелым течением заболевания.
ПРОТЕИНЫ И ЦИТОКИНЫ
Данные, касающиеся содержания белков в конденсате выдыхаемого воздуха, противоречивы. У курильщиков обнаружено повышение содержания общего белка в конденсате выдыхаемого воздуха по сравнению с некурящими. Содержание интерлейкина-1, растворимого интерлейкина-2 (ИЛ-2) рецепторного протеина, ИЛ-6, фактора некроза опухоли в конденсате выдыхаемого воздуха при различных легочных заболеваниях отличалось. Уровень ИЛ-8 в конденсате выдыхаемого воздуха умеренно повышен у больных муковисцидозом в стадии ремиссии, тогда как у пациентов с обострением заболевания его концентрация была значительно выше.
ДРУГИЕ ВЕЩЕСТВА
В конденсате выдыхаемого воздуха определяют более 100 химических соединений, в том числе показатели липидного, белкового, углеводного обмена, мочевую и щавелевую кислоты, острофазовые реагенты (С-реактивный белок, серомукоид), микроэлементы и др.
Увеличение содержание ацетилхолина, серотонина и гистамина в конденсате выдыхаемого воздуха было связано с тяжестью воспаления дыхательных путей, бронхиальной обструкцией и бронхиальной гиперреактивностью при бронхиальной астме и остром бронхите.
Высокий уровень ацетилхолина, катехоламинов, гистамина и серотонина, а также низкий уровень кортизола и тироксина в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружен у шахтеров в ранней стадии антракосиликоза.
В конденсате выдыхаемого воздуха у больных атопической бронхиальной астмой выявлены низкая концентрация магния и увеличенный уровень кальция.
У больных с муковисцидозом в конденсате выдыхаемого воздуха увеличен уровень натрия и хлорида, что коррелирует с потовым тестом и тяжестью течения заболевания. Эти данные могут представлять определенный клинический интерес и требуют дальнейших комплексных исследований.
Источник
…анализ конденсата выдыхаемого воздуха является перспективным исследованием благодаря простой неинвазивной технике получения материала из нижних дыхательных путей для определения различных биомаркеров.
В последние годы анализу выдыхаемого воздуха придается все большее значение в диагностике болезней органов дыхания, для мониторинга воспаления и оксидантного стресса легких.
В выдыхаемом воздухе могут определяться различные газы, такие как оксид азота (NO), оксид углерода, этан, пентан и гидрокарбонаты. Тяжелые нелетучие субстанции (медиаторы воспаления, цитокины, оксиданты) могут быть определены в конденсате выдыхаемого воздуха, что открывает новые перспективы для исследования выдыхаемого воздуха.
Многие болезни легких, включая бронхиальную астму, хроническую обструктивную болезнь легких, бронхоэктазы, муковисцидоз, интерстициальные заболевания легких, характеризуются хроническим воспалением и оксидантным стрессом. «Золотым стандартом» оценки воспаления в стенке бронхов является фибробронхоскопия с выполнением биопсии.
Для получения нелетучих медиаторов и маркеров воспаления в дыхательных путях требуется проведение инвазивных методов исследования, таких как бронхоальвеолярный лаваж и получение индуцированной мокроты. Эти процедуры не могут проводиться повторно через короткий промежуток времени, особенно у тяжелых больных, детей и в амбулаторной практике. Также показано, что индуцирование мокроты ингаляцией гипертонического раствора хлорида натрия может приводить к бронхоконстрикции.
Этим можно объяснить растущий интерес к анализу конденсата выдыхаемого воздуха как к простому неинвазивному методу оценки степени воспаления в дыхательных путях, дифференциальной диагностике легочных заболеваний, мониторинга эффективности проводимого лечения.
Конденсат выдыхаемого воздуха получают путем охлаждения выдыхаемого воздуха. тот метод является неинвазивным, не оказывает влияния на функцию легких и воспаление. Для получения 1-3 мл конденсата необходимо 10-15 минут спокойного дыхания.
В настоящее время в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружены нелетучие соединения, включая белки, липиды и оксиданты. Первые исследования по выявлению поверхностно-активных свойств конденсата выдыхаемого воздуха, в том числе легочного сурфактанта, были проведены в нашей стране Г.И. Сидоренко и др. в 1980 г., М.В. Курик и др. в 1987 г. В последние годы число субстанций, определяемых в конденсате выдыхаемого воздуха, неуклонно растет. Основные из них – медиаторы воспаления и оксиданты.
ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА
Перекись водорода (Н2О2) продуцируется воспалительными клетками (эозинофилами, нейтрофилами и макрофагами). Избыток Н2О2 оказывает цитотоксическое действие на бронхиальный эпителий, способствует высвобождению медиаторов воспаления и развитию гиперреактивности бронхов. Повышение уровня Н2О2 в дыхательных путях может приводить к увеличению ее уровня в выдыхаемом воздухе. Концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха повышена в 5 раз у курильщиков по сравнению с некурящими.
Концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха увеличина по сравнению со здоровыми людьми у врослых больных бронхиальной астмой и у детей с обострением и ремиссией бронхиальной астмы. Увеличение содержания Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с бронхиальной астмой коррелирует со снижением объема форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1).
Также Antczak A. et al. в двойном слепом плацебо контролируемом исследовании показали, что у больных бронхиальной астмой, получавших лечение ингаляционными глюкокортикостероидами, уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха значительно уменьшился по сравнению с пациентами, получавшими плацебо. У больных бронхиальной астмой концентрация Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха коррелирует с эозинофилией мокроты, но не выявлено связи с гиперреактивностью бронхов.
Уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у больных со стабильной хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) по сравнению со здоровыми людьми, и дальнейшее его обнаружено при обострении болезни. Не было достоверных различий в концентрации Н2О2 курящих, бывших курильщиков и некурящих больных с ХОБЛ. Также в двойном слепом плацебоконтролируемом исследовании с двумя параллельными группами установлено, что длительный прием ацетилцистеина снижает уровень Н2О2 конденсате выдыхаемого воздуха у больных со стабильной ХОБЛ.
У взрослых больных с клинически стабильным муковисцидозом не выявлено изменений Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха. У детей муковисцидозом, которые переносили обострение легочной инфекции, уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха снизился, тогда как клиническое состояние больных улучшилось лишь после антибактериальной терапии.
Повышение концентрации Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха по сравнению со здоровыми обнаружено у пациентов с бронхоэктазами, и была выявлена обратная корреляция между уровнем Н2О2 и ОФВ1. Также увеличенный уровень Н2О2 в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружен у больных с респираторным дистресс-синдромом и у больных с раком легкого после лобэктомии и пульмонэктомии, что рассматривается как проявление оксидантного стресса.
ЭЙКОЗАНОИДЫ
Эйкозаноиды – метаболиты арахидоновой кислоты – являются медиаторами воспаления, ответственными за сокращение гладкой мускулатуры, вазоконстрикцию/вазодилатацию, повышение сосудистой проницаемости, гиперсекрецию слизи, кашель и приток воспалительных клеток. К ним относятся простагландины, тромбоксан, изопростаны и лейкотриены (ЛТ).
Неинвазивное определение а анализ этих медиаторов в конденсате выдыхаемого воздуха для оценки эффективности антагонистов лейкотриенов или ингибиторов томбоксана более эффективны, чем анализ крови, мочи и бронхоальвеолярный лаваж.
8-Изопростан отражает клеточные эффекты оксидативного стресса и, следовательно, воспалительного процесса в дыхательных путях. У пациентов с легкой степенью бронхиальной астмы обнаружено увеличение концентрации 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха в 2 раза по сравнению сло здоровыми людьми, а при тяжелой форме заболевания его уровень был в 3 раза выше чем у больных с легкой бронхиальной астмой, независимо от лечения ингаляционными глюкокортикостероидами.
Концентрация 8-изопростана также была повышена у курильщиков, но не столь значительно, как у больных ХОБЛ.
Уровень 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха у больных муковисцидозом был повышен в три раза и негативно коррелирован с ОФВ1.
Isola N. et al. показали, что содержание 8-изопростана в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с идиопатическим фиброзирующим альвеолитом было достоверно выше и коррелировало с тяжестью заболевания. Это позволяет использовать 8-изопростан в качестве биомаркера активности воспаления при этом заболевании.
Уровень ЛТВ4 и цистеиновых ЛТ в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у пациентов с бронхиальной астмой по сравнению со здоровыми людьми, при утяжелении астмы их содержание увеличивается. Повышение концентрации ЛТВ4 наблюдалось также при ХОБЛ, в то время как содержание ЛТЕ4 увеличивается только при бронхиальной астме. Уровень ЛТ в конденсате выдыхаемого воздуха моет быть маркером при оценке эффективности лечения антагонистами ЛТ у пациентов с ХОБЛ и бронхиальной астмой.
ПРОДУКТЫ, СВЯЗАННЫЕ С NO
Многочисленные исследования, показали, что определение NO в конденсате выдыхаемого воздуха является достаточно чувствительным методом для оценки активности воспалительного процесса и тяжести течения бронхиальной астмы.
Высокий уровень нитратов был обнаружен в конденсате выдыхаемого воздуха больных бронхиальной астмой, особенно в период обострения. Содержание нитротирозина, стабильного продукта распада пероксинитрита, повышено в конденсате выдыхаемого воздуха у больных с легкой бронхиальной астмой и снижено у пациентов с тяжелой бронхиальной астмой, получающих базисную терапию ингаляционными глюкокортикостероидами.
Уровень нитрозотиола уменьшался через 3 недели после лечения будесонидом в дозе 400 мкг/сутки, чего не наблюдалось при лечении низкими дозами (100 мкг/сутки). Напротив, быстрое дозозависимое снижение уровня нитритов/нитратов в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружено у пациентов с бронхиальной астмой. Это позволяет предположить, что уровень нитритов/нитратов более чувствителен к противовоспалительному лечению.
Уровень нитрозотиола и нитритов в конденсате выдыхаемого воздуха повышен у больных с ХОБЛ по сравнению со здоровыми курильщиками. Достоверная негативная корреляция между ОФВ1 и продуктами нитротирозина показана у пациентов с ХОБЛ в отличие от больных бронхиальной астмой и здоровых субъектов. Это свидетельствует о важной роли метаболитов NO в воспалении дыхательных путей при ХОБЛ.
Достоверное повышение уровня нитритов/нитратов и нитротирозина в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружено у детей с обострением муковисцидоза и у взрослых пациентов с тяжелым течением заболевания.
ПРОТЕИНЫ И ЦИТОКИНЫ
Данные, касающиеся содержания белков в конденсате выдыхаемого воздуха, противоречивы. У курильщиков обнаружено повышение содержания общего белка в конденсате выдыхаемого воздуха по сравнению с некурящими. Содержание интерлейкина-1β, растворимого интерлейкина-2 (ИЛ-2) рецепторного протеина, ИЛ-6, фактора некроза опухоли в конденсате выдыхаемого воздуха при различных легочных заболеваниях отличалось. Уровень ИЛ-8 в конденсате выдыхаемого воздуха умеренно повышен у больных муковисцидозом в стадии ремиссии, тогда как у пациентов с обострением заболевания его концентрация была значительно выше.
ДРУГИЕ ВЕЩЕСТВА
В конденсате выдыхаемого воздуха определяют более 100 химических соединений, в том числе показатели липидного, белкового, углеводного обмена, мочевую и щавелевую кислоты, острофазовые реагенты (С-реактивный белок, серомукоид), микроэлементы и др.
Увеличение содержание ацетилхолина, серотонина и гистамина в конденсате выдыхаемого воздуха было связано с тяжестью воспаления дыхательных путей, бронхиальной обструкцией и бронхиальной гиперреактивностью при бронхиальной астме и остром бронхите.
Высокий уровень ацетилхолина, катехоламинов, гистамина и серотонина, а также низкий уровень кортизола и тироксина в конденсате выдыхаемого воздуха обнаружен у шахтеров в ранней стадии антракосиликоза.
В конденсате выдыхаемого воздуха у больных атопической бронхиальной астмой выявлены низкая концентрация магния и увеличенный уровень кальция.
У больных с муковисцидозом в конденсате выдыхаемого воздуха увеличен уровень натрия и хлорида, что коррелирует с потовым тестом и тяжестью течения заболевания. Эти данные могут представлять определенный клинический интерес и требуют дальнейших комплексных исследований.
Источник