Антиоксидантный статус при астме изучали после интервальной гипоксии на фоне базисной терапии. Авторы оценивали оксидантные и антиоксидантные показатели.
Примечание редакции. IHT проводилась на фоне базисной терапии, а не вместо неё. В исходнике есть расхождение численности здоровой группы: русская методика указывает 20 человек, английское резюме — 25; эти значения не исправлены по предположению. Исторический режим не является современной инструкцией. Результаты этой публикации не являются отдельным клиническим подтверждением эффективности OXYTERRA RS. Ниже — подробное редакционное изложение русскоязычной публикации, а не дословное воспроизведение. Сохранены данные, атрибуция и ограничения оригинала. Таблицы и иллюстрации доступны в неизменённом исходном PDF. Это научный материал, не инструкция по лечению.
Кратко о публикации
- В русской методике описаны 30 пациентов с астмой в ремиссии и 20 здоровых добровольцев.
- Исследовались показатели перекисного окисления и активности антиоксидантных ферментов.
- Лабораторные изменения не устанавливают долгосрочное снижение частоты обострений.
Антиоксидантный статус при астме: данные публикации
Согласно общепринятой парадигме, бронхиальная астма (БА) является воспалительным заболеванием дыхательных путей, в развитии которого ведущую роль отводят иммунологической реакции на воздействие аллергена [1,2,3,4]. В последние годы появились доказательства, что инициирующая роль в патогенезе БА принадлежит не иммунным, а эпителиальным клеткам бронхиального дерева, врожденная дисфункция которых проявляется в виде гиперчувствительности к естественным поллютантам уже в раннем возрасте [5,6,7]. Лишь вторичным моментом можно рассматривать привлечение и активацию в бронхиальные ткани соответствующих иммунокомпетентных клеток, приводящих к развитию стойкого воспалительного процесса.
Свободнорадикальные реакции и антиоксидантная защита
Физиологической реакцией эпителиоцитов дыхательных путей на поллютант является генерация свободнорадикальных медиаторов 02 и NO, вызывающих, с одной стороны, окисление вдыхаемых веществ, а с другой, активацию соседних и прилежащих эпителиальных, мышечных и других клеток с целесообразным изменением их функции [8,9]. Одновременно субстратная индукция этими агентами антиоксидантных энзимов [10] супероксиддисмутазы (СОД), каталазы (КАТ) и глютатионпероксидазы (ГП) предотвращает локальное накопление этих медиаторов и трансформацию физиологической реакции в повреждающую патологическую [11].
Ранее нами было показано, что у больных БА как в период обострения, так и в период ремиссии активность основных антиоксидантных энзимов значительно снижена по сравнению со здоровыми людьми [12], причем не только в тканях бронхиального дерева, но и в других клетках организма, что указывает на системный характер данной патологии [13,14].
При недостаточной нейтрализации свободнорадикальных медиаторов эпителиоциты синтезируют липидные и белковые медиаторы. К первым относятся простагландины, тромбоксаны и лейкотриены, ко вторым — хемокины и цитокины. Авторы связывают их с самоподдерживающимся оксидативным стрессом и патологическим процессом при БА [15,16,17]. Поэтому они рассматривают недостаточную активность СОД, КАТ и ГП как одно из ключевых звеньев заболевания.
Гипотеза и цель
Авторы исходили из предположения о ведущей роли субстратной, а не гормональной индукции этих ферментов. По их гипотезе, регулярное умеренное образование активных форм кислорода должно повысить антиоксидантную активность. Поэтому в ремиссии БА они применили дозированную гипоксию с постепенным увеличением гипоксического периода. Цель работы — изучить влияние интервальной нормобарической гипокситерапии (ИНГ) на оксидантный статус и активность СОД, КАТ и ГП.
Материалы и методы
Пациенты и исследование дыхания
В исследовании приняли участие 30 больных БА, у всех заболевание средней степени тяжести в фазе ремиссии. Длительность заболевания 2-5 лет, без осложнений. Среди них было мужчин -10, женщин -20, средний возраст их составлял 43,4±0,55 года. Исходно у всех больных отсутствовали признаки артериальной гипоксемии. В состоянии покоя насыщение крови кислородом — Sa02 ≥ 96%. Все больные получали по показаниям базисную терапию с использованием ингаляционных глюкокортикоидов, теофиллинов или β2-агонистов длительного действия. Контрольная группа состояла из 20 практически здоровых добровольцев (13 мужчин, 7 женщин) в возрасте от 25 до 45 лет (40 ± 1,4 года).
Функцию внешнего дыхания оценивали на пневмотахопрессоспирографе Spirolan. Определяли ФЖЕЛ, ОФВ1 и пиковую объёмную скорость экспираторного потока (ПОСвыд). Кроме того, оценивали максимальные объёмные скорости выдоха на уровнях 25%, 50% и 75% ФЖЕЛ (МОС25%–75%).
Курс ИНГ
Курс на установке «Гипоксикатор БИО-НОВА 204» включал 20 ежедневных сеансов. Сеанс состоял из 6 циклов по 10 мин. В первые три дня дыхание смесью с 10–12% кислорода постепенно увеличивали с 1 до 5 мин. При этом дыхание атмосферным воздухом сокращали с 9 до 5 мин. В следующие дни чередовали по 5 мин гипоксической смеси и атмосферного воздуха. За курс клинического ухудшения не отмечали.
Биохимические методы
До курса и после последнего сеанса исследовали оксидантно-антиоксидантные показатели. Общую прооксидантную активность плазмы (ОПА) оценивали по накоплению продуктов окисления ТВИН-80, реагирующих с ТБК. Основную часть этих продуктов составляет малонилдиальдегид [18]. Также определяли тиобарбитурат-реактивные продукты (ТБРП) как конечные продукты перекисного окисления [19].
Общую антиоксидантную активность эритроцитов (ОАА) оценивали по торможению Fe2+/аскорбат-индуцированного окисления ТВИН-80 гемолизатом [20]. Активность СОД определяли по подавлению образования нитроформазана. Это продукт восстановления нитротетразолия синего супероксидом, образующимся при взаимодействии феназинметасульфата и НАДН [21].
Активность каталазы оценивали по подавлению окисления молибдата перекисью водорода [21]. Активность ГП — по убыли восстановленного глутатиона при ферментативном окислении гидроперекисью третичного бутила. Концентрацию восстановленного глутатиона определяли по поглощению тионитрофенольного аниона (ТНФА). Он образуется при взаимодействии SH-групп глутатиона с 5,5-дитио-бис-2-нитробензойной кислотой (ДТНБК) [22].
ОПА и ТБРП расценивали как показатели, характеризующие оксидантный статус, в частности, ОПА — показатель суммарной концентрации всех свободно-радикальных метаболитов, а ТБРП — конечные продукты свободно-радикального окисления, ОАА, СОД, КАТ и ГП -как показатели антиоксидантного статуса.
Статистический анализ
Статистический анализ данных произведен в Центре БИОСТАТИСТИКА (E-mail: point@stn.tomsk.ru).
Нормальность распределения проверяли критерием Шапиро–Уилка. Большинство признаков не соответствовало нормальному распределению. Средние трёх групп — контроля, пациентов до ИНГ и после ИНГ — сравнивали четырьмя методами.
Первый метод — классический однофакторный дисперсионный анализ. Второй — непараметрический анализ Краскела–Уоллиса на ранговых метках Вилкоксона. Третий — медианный критерий, четвёртый — критерий Ван дер Вардена как непараметрический аналог критерия Стьюдента. Для всех критериев критический уровень значимости приняли равным 5%.
При сравнении пациентов до и после ИНГ теми же четырьмя методами уровень значимости для всех показателей, кроме ТБРП, был меньше 5%. Поэтому авторы приняли гипотезу о статистически значимом различии средних. Данные представлены как M±m: среднее и его ошибка. Также для количественных показателей оценивали непараметрические коэффициенты корреляции Спирмена.
Примечание к таблице 1 оригинала: различия средних статистически значимы при достигнутом уровне значимости меньше 5%.
Дыхание и оксидантные показатели до курса
Рисунок 1 оригинала показывает групповые средние ОПА, %.
На рисунке 2 оригинала представлены групповые средние ТБРП.
Рисунок 3 показывает групповые средние ОАА, %. До ИНГ основные показатели ФВД у пациентов были ниже уровня здоровых участников. При оценке обструкции нашли статистически значимые изменения проходимости мелких (МОС25%) и средних (МОС50%) бронхов. Крупные бронхи были вовлечены меньше, что авторы связывали с небольшими изменениями МОС75% (табл. 1). Эти данные они трактовали как скрытую обструкцию и признак хронического процесса.
При исследовании основных показателей оксидантно-антиоксидантного статуса установлено, что у больных БА по сравнению со здоровыми людьми был значительно повышен уровень ОПА (рис.1) в плазме и почти в 1,7 раза увеличена концентрация ТБРП (рис.2). Ранее подобные результаты были получены и другими исследователями [23,24] , что рассматривается как доказательство сохранения оксидативного стресса и в фазу ремиссии.
Антиоксидантная защита и результаты ИНГ
Из представленных данных на рис. 3 следует, что у больных БА ОАА в эритроцитах была существенно ниже, чем у здоровых субъектов, указывая на относительную недостаточность общей внутриклеточной антиоксидантной защиты в организме. В качестве основной причины недостаточности внутриклеточной антиоксидантной защиты у больных БА выступает выявленный дефицит активности всех трех основных антиоксидантных энзимов — СОД, КАТ и ГП, выраженность которого для каждого из энзимов мало отличается от степени снижения ОАА.
После интервальной гипоксии показатели ФВД — ОФВ1 и ПОСвыд — и проходимость средних и мелких бронхов улучшились. Однако эти изменения не были статистически значимыми. Поэтому авторы предположили сохранение некоторой скрытой обструкции.
После ИНГ ОПА плазмы повысилась несущественно, а ТБРП не изменились (рис. 1–2). При этом ОАА выросла (рис. 3). Изменение ΔОАА прямо коррелировало с исходной ОПА (r=0,47361, р=0,0082). Обратная корреляция выявлена с исходной ОАА (r=-0,40719, р=0,0255).
Также статистически значимо повысилась активность внутриклеточных антиоксидантных ферментов. СОД увеличилась на 23% (рис. 4), ГП — на 30,8% (рис. 5), КАТ — на 9% (рис. 6). Авторы связали это с влиянием гипоксии на биосинтез антиоксидантных ферментов.
Ферменты антиоксидантной системы
Групповыесредниепризнака СОД (ед./мгНв)
ГрупповыесредниепризнакаГП (ед/гНв)
ГрупповыесредниепризнакаКАТ (ед/гНв)
Корреляции активности каталазы
Активность КАТ изменилась меньше, чем остальных ферментов. Однако ΔКАТ статистически значимо коррелировала с четырьмя показателями. Прямая связь выявлена с ГП до курса (r=0,59975, р=0,0005) и после курса (r=0,62596, р=0,0002). Кроме того, ΔКАТ прямо коррелировала с СОД до ИНГ (r=0,43708, р=0,0157). Обратная связь с СОД приведена как r=-0,39048, р=0,0329.
Клиническое наблюдение и выводы
Наблюдения за пациентами в течение двух месяцев показали, что в результате воздействия ИНГ у больных БА заметно уменьшилась частота проявлений симптомов астмы как в дневное, так и в ночное время, обострения меньше влияли на активность больного, а также наблюдалось увеличение периода ремиссии.
Таким образом, нами установлено, что ИНГ оказывала существенное влияние на системный оксидантно-антиоксидантный статус у больных БА, вызывая адаптивное повышение активности основных внутриклеточных антиоксидантных энзимов. Полученные данные позволяют заключить, что недостаточность основных внутриклеточных антиоксидантных энзимов СОД, КАТ, ГП может рассматриваться как одно из ключевых звеньев патогенеза БА. Также результаты исследования позволяяют рассматривать курс ИНГ как эффективное профилактическое мероприятие, направленное на предупреждение обострения БА.
Данные исходной публикации
Полные таблицы, иллюстрации и формулировки авторов доступны в исходном PDF. Ссылки ниже открывают соответствующие страницы оригинала.
Исходная функция дыхания — страница 2
Антиоксидантные показатели — страница 3
Технология и применение
Лабораторные данные описывают один из возможных механизмов адаптационного ответа. Подробнее о технологии IHT и IHHT.
Литература
Литература: источники 1–10
1. McFaden E.R., Gilbert I.A. Medical progress: Astma. N. // Engl. J. Med. 1992;327:1928-1937.
2. Гриппи M.A. Патофизиология легких. — M.: БИНОМ, 1997.-327 c.
3. Hoigate S.T. Biomarkers of astma // Lancet. 1998:351:9112.
4. Taylor A.J.N. Astma and allergy // BMJ. 1998; 316:997-999.
5. Gourgoulianis K., Iliodromitis Z., Hatziefthimiou A. tt al. Epithelium-dependent regulation of airways smooth muscle function // Mediators Inflamm. 1998;7:6: 409-11.
6. Janssen Y.( Soultanakis R., Steece K. et al. Depletion of nitric oxide causes cell cycle alterations, apoptosis, and oxidative stress in pulmonary cells// Am J Physiol., Lung. 1998; 275:11:1100-1109.
7. Yoshimasa Yoshida, Munecharu Maruyama, Tadashi Fujita et all. Reactive oxygen intermediates stimulate interleukin-6 production in human bronchial epithelial cells // Am J Physiol., Lung. 1999; 276: 6: 900-908.
8. Folkerts G., Nijkamp F. Airway epithelium: more than just a barrier! // Trends Pharmacol Sci. 1998; 19:8: 334-41.
9. Howarth P. Pathogenic mechanisms: a rational basis for treatment allergies // BMJ 1998; 316; 758-61.
10. Franco A.A., Odom R.S., Rando T.A. Regulation of antioxidant enzyme gene expression in response to oxidative stress and during differentiation of mouse skeletal muscle // Free Radic. Biol. Med. 1999; 27: 9-10: 1122- 1132.
Литература: источники 11–18
11. Зенков Н.К., Ланкин Е.Б., Меньшикова Е.Б. Окислительный стресс: Биохимический и патофизиологический аспекты. — М.: МАИК, 2001.-343 с.
12. Кореняк Н.А. Роль антиоксидантных энзимов в патогенезе бронхиальной астмы: Автореф. дис. … канд. мед. наук: 16.12.99 / НИИ региональной патологии и патоморфологии. — Н-ск, 1999.- 19 с.
13. Rahman I., Morrison D., Donaldson K. et al. Systemic oxidative stress in asthma, COPD and smokers. //J. Respir. Crit. Care Med. 1996; 154: 1055-1060.
14. Fenech A.G., Ellul-Micallef R. Selenium, glutathione peroxidase and superoxide dismutase in maltese asthmatic patients: effect of glucocorticoid administration. // Pulm. Phrmacol. Ther. 1998; 11: 4: 301-308.
15. Watkins D., Garlepp M., Thompson P. Regulation of the inducible cyclooxygenase pathway in human cultured airway epithelial (A549) cells by nitric oxide. // Br. J. Pharmacol. 1997; 121:1482-1488.
16. Soloperto M., Mattoso V., Fasoli A. et al. A bronchial epithelial cell-derived factor in asthma that promotes eosinophil activation and survival as GM-CSf. // Am J. Physiol. 1991;260:530-538.
17. Barnes P., Chung K., Page С. Inflammatory Mediators of Asthma: An-Update. // Pharm. Rev. 1998;50:4:515-596.
18. Галактионова Л.П., Ельчанинова C.A., Варшавский Б.Я. Состояние перекисного окисления у больных с язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки // Клин. лаб.диаг. 1998; 6:10-14.
Литература: источники 19–24
19. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. — М.: Наука, 1972.
20. Благородов С. В., Шелепов А.П., Дмитриева Н.А. и др. Метод определения антиокислительной активности и синтетические антиокседанты в ряду производных оксазина и непредельных хлоркетонов // Тезисы II Всесоюзной конференции "Биоантиоксидант". — Черноголовка, 1986. — С.28-29.
21. Чевари С., Андял Т., Штренгер Я. Определение антиоксидантных параметров и их диагностическое значение в пожилом возрасте //Лаб.дело. 1991; 10: 11-13.
22. Моин В.М. Простой и специфический метод определения активности глутатионпероксидазы в эритроцитах. Лаб.дело. 1986; 12: 724-727.
23. Болевич С. И., Даниляк И.Г., Коган А.Х. и др. Роль свободнорадикальных процессов в патогенезе бронхиальной астмы // Пульм. 1995; 1:18-23.
24. Кокосов А.Н., Гольденберг Ю.М., Мищенко В.П. Перекисное окисление липидов и гемостаз на этапах формирования хронического бронхита и бронхиальной астмы // Пульм.1995; 1:38-42.