Einleitung
Die Untersuchung des Atemkondensats gehört derzeit zu den aussichtsreichsten pulmonologischen Bereichen und wird zunehmend klinisch eingesetzt. Sie ist ein zugängliches, nichtinvasives Verfahren zur Beurteilung von Morphologie und Funktion des Atemsystems bei entzündlichen Atemwegserkrankungen [2].
COPD zählt in Russland und international zu den führenden Ursachen erwachsener Morbidität und Mortalität [5,8]. Die russische Statistik erfasst etwa eine halbe Million Erkrankte, epidemiologische Marker lassen jedoch rund elf Millionen vermuten. Dies spricht für späte Diagnostik, wenn selbst moderne Maßnahmen die Progression nicht aufhalten, und trägt zu hoher Sterblichkeit und Behinderung bei [5,8]. Die sozioökonomische Bedeutung und die Suche nach wirksamen pathogenetisch begründeten nichtmedikamentösen Verfahren sind deshalb offensichtlich. Hohe Verbreitung und schwere Komplikationen ohne rechtzeitige Behandlung machen dies zu einer wichtigen praktischen Aufgabe.
Normobares intermittierendes Hypoxietraining (IHT) ist ein einfaches, zugängliches Mittel zur Verbesserung von Atemkondensatparametern ohne Komplikationen oder Nebenwirkungen [3,4,6]. Die Kombination mit enteraler Sauerstofftherapie wurde bereits Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts auf Vorschlag von N. N. Sirotinin verwendet [6]. Daten über ihre Wirkung auf den Lungenstoffwechsel bei COPD fehlen jedoch weiterhin in der verfügbaren Literatur. Daher waren umfassende Kondensatuntersuchungen nach kombinierter Behandlung erforderlich und bestimmten das Studienziel.
Studienziel
Erfassung der Veränderungen von Atemkondensatparametern bei COPD nach Kombination von normobarem IHT und enteraler Sauerstofftherapie.
Material und Methoden
Untersucht wurden 150 Patienten im Alter von 45–60 Jahren, siebzig mit leichter und achtzig mit mittelschwerer COPD. Siebzig nach Alter, Schwere und Dauer vergleichbare Kontrollen erhielten im Sanatorium Naltschik des russischen Innenministeriums Kurbehandlung ohne IHT oder enterale Sauerstofftherapie. Eingeschlossen wurde diagnostizierte leichte bis mittelschwere COPD mit Ateminsuffizienz Grad I–II, ausgeschlossen schwere COPD mit Ateminsuffizienz Grad II–III.
Die instrumentelle Untersuchung erfolgte morgens nüchtern nach dreißig Minuten Ruhe im Labor. Atemkondensat wurde standardisiert mit ECoScreen von Erich Jaeger, Deutschland, gesammelt [2]. Der respiratorische Wasserverlust wurde anhand des Kondensatvolumens über zehn Minuten beurteilt. Laktatdehydrogenase, Gesamtlipide und Protein wurden photokolorimetrisch bestimmt, der pH am OP-270 von Radelkis, Ungarn. Die Oberflächenspannung wurde mit der Großtropfenmethode nach Ch. B. Chakonow gemessen. Gesamtprotein in g/l bestimmte man im kurzwelligen UV am KFK-3 von MPO-Medsnab. Serummalondialdehyd nach W. B. Gawrilow diente der Beurteilung der Lipidperoxidation. Erythrozytäre Glutathionperoxidase und Superoxiddismutase nach W. M. Mein bewerteten die antioxidative Abwehr.
Die optimale Sauerstoffkonzentration wurde anhand des Hypoxietests mit stufenweiser Anpassung gewählt. Bio-Nova-204 wandelte Raumluft in ein Gemisch mit regulierbarem Sauerstoffgehalt um. Fünfzehn Anwendungen enthielten jeweils vier fünfminütige Hypoxiephasen mit fünfminütigen Raumluftintervallen bei 20,9 % Sauerstoff. Bei leichter COPD betrug der Sauerstoffgehalt in den ersten fünf Anwendungen 14 %, dann 13 % und zuletzt 12 %. Bei mittelschwerer COPD waren es entsprechend 16 %, 15 % und 14 %.
Die enterale Sauerstofftherapie erfolgte mit einem ARMED-Sauerstoffcocktailgerät. Grundlage war Trinkwasser, als schaumbildendes und -stabilisierendes Mittel diente Süßholzwurzelsirup mit tonisierenden, adaptogenen und beruhigenden Eigenschaften [1]. Eine empfohlene Portion betrug 300 ml. Der Kurs umfasste fünfzehn tägliche Anwendungen. Hypoxietherapie erfolgte zwischen 9 und 11 Uhr, Sauerstoffcocktails zwischen 12 und 14 Uhr.
Statistisch wurden Microsoft Excel und Statistica 6.0 für Windows genutzt. Veränderungen prüfte der gepaarte Student-t-Test. Daten sind M±m, Gruppenmittelwert und Standardfehler; p<0,05 galt als signifikant.
Ergebnisse und Diskussion
Lipidperoxidation und antioxidatives System spiegeln die bronchiale Entzündungsaktivität bei COPD wider, da sie Zellmembranen im gesunden und erkrankten Zustand kontrollieren. Alle Patienten hatten verstärkte Lipoperoxidation und verminderte antioxidative Abwehr. Blutmalondialdehyd stieg bei leichter COPD auf 98,4±1,21 µmol/l (p<0,05), bei mittelschwerer auf 112,5±1,16 µmol/l (p<0,001), entsprechend verstärkter Lipidperoxidation.
Radikaloxidation und antioxidative Abwehr sind eng verknüpft; ihr Gleichgewicht begrenzt die Lipidperoxidation [7]. Sauerstoffradikale erzeugen leicht oxidierbare Lipidfraktionen, beschleunigen Peroxidation und schädigen Nukleinsäuren, DNA und Zellproteine. Höhere Antioxidantienaktivität hemmt diese Prozesse. Verstärkte Peroxidation kann daher durch Radikale oder verminderte Abwehr entstehen. Deshalb wurden Glutathionperoxidase und Superoxiddismutase bestimmt. Glutathionperoxidase war bei leichter COPD auf 65,4±1,31 µmol/g Hb/min (p<0,05) und bei mittelschwerer auf 41,3±0,14 (p<0,01) vermindert. Superoxiddismutase sank bei mittelschwerer COPD deutlich auf 1,8±0,01 Aktivitätseinheiten/g Hb (p<0,01).
Verminderte antioxidative Enzymaktivität bei Patienten mit Asthma bronchiale zeigte erschöpfte Kompensation unter oxidativem Stress. Die durch Sauerstoffradikale aktivierte Lipidperoxidation ist somit ein zentraler Schädigungsmechanismus bei COPD, zusätzlich gefördert durch abnehmende antioxidative Enzyme.
Verstärkte Lipidperoxidation destabilisiert Zell- und Organellenmembranen, verändert deren Struktur und erhöht die Permeabilität der Zytoplasmamembran. Dadurch werden bronchiale Strukturen geschädigt, chronische Entzündung unterhalten und Obstruktion, Hypersekretion und erhöhte Reaktivität begünstigt.
Nach kombiniertem IHT und enteraler Sauerstofftherapie sank Malondialdehyd signifikant auf 68,32±1,13 µmol/l (p<0,05), entsprechend geringerer Lipidperoxidation (Tabelle 1).
Tabelle 1. Prooxidatives und antioxidatives System (M±m)
| Parameter | Leicht: vorher, n=70 | Leicht: nachher | Mittel: vorher, n=80 | Mittel: nachher |
|---|---|---|---|---|
| Malondialdehyd, µmol/l | 98.4±1.21 | 72.52±1.53** | 112.5±1.16 | 85.24±1.36** |
| Glutathionperoxidase, µmol/g Hb/min | 65.4±1.31 | 99.15±3.11** | 41.3±0.14 | 65.57±2.21** |
| Superoxiddismutase, Einh./g Hb | 2.51±0.03 | 4.55±0.01* | 1.8±0.01 | 2.98±0.03* |
* p<0,05; ** p<0,01 gegenüber vor Behandlung.
Signifikant höhere Blutaktivitäten von Glutathionperoxidase und Superoxiddismutase (p<0,05) zeigten stärkere antioxidative Abwehr, höhere Zellresistenz und aktivierte Kompensation. Der Lungenstoffwechsel besserte sich, Membranschäden bronchialer und pulmonaler Zellen nahmen ab. Destruktive und entzündliche Prozesse gingen zurück, bronchiale Durchgängigkeit und Reparaturprozesse verbesserten sich.
Die kombinierte Therapie beeinflusste den bronchialen und pulmonalen Stoffwechsel günstig, erkennbar im Atemkondensat. Die Laktatdehydrogenaseaktivität sank signifikant (p<0,05). Diese Änderung und höherer pH beruhten auf besserer Gewebeatmung und höherem Sauerstoffverbrauch. Geringere Oberflächenspannung verbesserte Bronchialdrainage und mukoziliäre Clearance (Tabelle 2).
Gesamtprotein und Lipide im Kondensat nahmen signifikant ab (p<0,05), entsprechend besseren alveolokapillären Membranen und geringerer Permeabilität. Die Veränderungen nach Hypoxie- plus Sauerstofftherapie zeigten besseren Stoffwechsel sowie weniger Hypoxie und Lipidperoxidation im Bronchial- und Lungengewebe.
Die Veränderungen von Kondensat und prooxidativ-antioxidativem System verbesserten den klinischen Verlauf: weniger Obstruktion und Atemnot, leichterer Auswurf und höhere Belastungstoleranz.
Schlussfolgerung
Die nichtinvasive und leicht zugängliche Kondensatsammlung zur Untersuchung des Lungenstoffwechsels ist mittlerweile in der Diagnostik entzündlicher Lungenerkrankungen verbreitet.
Die Untersuchung zeigte unter kombiniertem normobarem IHT und enteraler Sauerstofftherapie besseren bronchialen und pulmonalen Stoffwechsel bei COPD. Kondensatvolumen und pH stiegen; Laktatdehydrogenase, Gesamtprotein, Lipide und Oberflächenspannung sanken. Weniger Malondialdehyd zeigte geringere Lipidperoxidation, höhere Glutathionperoxidase und Superoxiddismutase bestätigten die antioxidative Aktivierung. Die Kombination erwies sich damit als hochwirksam zur Verbesserung der bronchialen mukoziliären Clearance bei COPD.
Vollständige Tabelle 2 — PDF, 6
Literatur
1. Агапитова Л. Э. Применение кислородного коктейля – доступный метод оксигенотерапии // Курортные Ведомости. – 2006. – № 2. – С. 35.
2. Анаев Э. Х., Авдеев С. Н., Чучалин А. Г. Исследование рН конденсата выдыхаемого воздуха при воспалительных заболеваниях легких // Пульмонология. – 2005. – № 5. – С. 75- 79.
3. Борукаева И. Х., Шауцукова Л. З., Шаваева Ф. В. Нормобарическая интервальная гипокситерапия и энтеральная оксигенотерапия в лечении подростков с бронхиальной астмой // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 5; URL: www.scienceeducation.ru/128-22605 (дата обращения: 06.11.2015).
4. Борукаева И. Х., Иванов А. Б., Абазова З. Х. Механизмы эффективности адаптации к гипоксии у больных хроническими обструктивными болезнями легких // Материалы Международной научной конференции, посвященной 75-летию АГУ. – Майкоп. – 2015. – С. 186.
5. Иванова Е. В., Биличенко Т. Н., Чучалин А. Г. Заболеваемость и смертность населения трудоспособного возраста России по причине болезней органов дыхания в 2010–2012 гг. // Пульмонология. – 2015. – № 3. – С. 291-297.
6. Колчинская А. 3., Цыганова Т. Н., Остапенко Л. А. Нормобарическая интервальная гипоксическая тренировка в медицине и спорте. – М.: «Медицина», – 2003. – 407 с.
7. Сазонтова Т. Г., Архипенко Ю. В. Значение баланса прооксидантов и антиоксидантов – равнозначных участников метаболизма // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. – 2007. – № 3. – С. 2-18.
8. Хроническая обструктивная болезнь легких. Федеральная программа / Под ред. акад. РАМН, профессора А. Г. Чучалина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М., 2004. – 61 с.
Vollständige Haupttextübersetzung von: Борукаева И.Х., Борукаев А.М., Шауцукова Л.З. Динамика изменения конденсата выдыхаемого воздуха у больных хронической обструктивной болезнью легких после интервальной гипокситерапии и энтеральной оксигенотерапии.
Weiterführende Inhalte
Verwandte Inhalte erläutern Technologie, Geräte und Anwendungen.