Азотният окис като неинвазивен маркер за възпалението на дихателните пътища при бронхиална астма

Астмата е хронично възпалително заболяване с епизодични атаки, които са проява на остро възпаление на фона на персистиращо възпаление. Възпалението може да бъде определено чрез различи методи, включително бронхоалвеоларен лаваж, бронхиални биопсии и индуцирана експекторация, но тези техники са агресивни. Измерването на азотен окис в издишания въздух се препоръчва като неинвазивен, лесен и добре торелиран тест, точно съответстващ на локалното възпаление при астмата. Азотният окис може да служи като неинвазивен маркер на възпалението на дихателните пътища при бронхиална астма и може да бъде полезен за ефикасността на терапията и уточняване на терапевтичните режими с инхалаторните кортикостероиди.
 

 
В последното десетилетие концепцията за патогенезата, диагнозата и терапията на бронхиалната астма се промениха драматично. Първичното нарушение е възпалението на дихателните пътища и като резултат двете физиологични характеристики на заболяването – реверзибилна лимитация на въздушния дебит и бронхиална хиперреактивност (Фиг. 1). Въвеждането на противовъзпалителното лечение с инхалаторни кортикостероиди доведе до подобряване контрола и качеството на живот на тези пациенти.
 

 
Възпалението може да бъде определено чрез различи методи, включително бронхоалвеоларен лаваж, бронхиални биопсии и индуцирана експекторация. Тези техники обаче са агресивни и изискват време, също така не са лесно усъществими като рутинна база, дори и при възрастни пациенти.
 

 

 
Фиг. 1. Възпалението при бронхиална астма[11]
 

 
Има много епидемиологични доказателства, които доказват връзката на алергичното възпаление на дихателните пътища и повишаване нивата на азотния окис в издишания въздух (еNO) при пациенти с астма[3,9,10,22]. Измерването на азотен окис в издишания въздух се препоръчва като неинвазивен, лесен и добре торелиран тест, точно съответстващ на локалното възпаление при астмата[9,22,38]. NO присъствува в ниски концентрации в атмосферния въздух (по-малко от 1 ррm) и в издишания въздух на нормални субекти, където може да бъде измерен чрез различни методи-спектроскопски или електрохимично[3,11,23].
 

 

 
Фиг. 2. Синтез на азотен окис (A) и източници на азотен окис (B)[23].
 

 
NO се образува от терминалния гуанидинен азот на полунезаменимата аминокиселина L-аргинин чрез действието на азотноокисна синтаза (NOS)[9]. Реакцията, медирана от NOS се характеризира с оксидация на молекулата на L-аргинин и образуване на L-цитролин и NO[18], (Фиг. 2). От функционална гледна точка NOS съществува като конститутивна (cNOS) и индуцибилна (cNOS). Индуцибилната изоформа предизвиква отделяне на NO от активирани макрофаги, неутрофили и васкуларния ендотел. Регулацията на ензима е на ниво транскрипция и се индуцира от някои цитокини, като интерферон гама (IFN-γ   ), интерлевкин 1b (IL-1β) и тумор некротичен фактор алфа (TNF-α), липополизахариди и ендотоксини, които вероятно въздействуват чрез освобождаване на цитокини[9]. Тази изоформа е под регулацията на кортикостероиди, на интелевкин-4 (IL-4) и интерлевкин-13 (IL-13)[42].
 

 
На Табл. 1 са представени клетките, които продуцират NO в белите дробове.
 

 
Табл. 1.
 

 

 

 
Фиг. 3. Производство на азотен окис при здрави (a) и при пациенти с бронхиална астма (b)[30]
 

 
Азотният окис и възпалението на дихателните пътища при астма (Фиг. 3)
 
Концентрацията на NO в издишания въздух (FеNO) при астматични пациенти в стабилна форма е повишена в сравнение с нормални субекти и пациенти с ХОББ[22,23]. Повишението се дължи на повишената експресия на индуцибилната iNOS[19,33] във връзка с активация на мастоцитите, еозинофилите и Th2 лимфоцити.
 

 
Повишени са нивата на NO при остра екзацербация на астма и при трудна за лечение астма като корелират с честотата на симптомите, но не корелират с функционалните параметри – ФЕО1, ВЕД или обратимостта на обструкцията, т.e. промените в белодробната функция имат ограничена чувствителност[37].
 

 
При астматични пациенти концентрацията на NO в издишания въздух се увеличава по време на забавената реакция при бронхопровокация с алергени[14,23], с добра корелация между стойността на отговора и увеличението на NO[21,23], след експериментална инфекция с вируси[13], по време на късната фаза на алергенната провокационна проба[11,22].
 

 
Установена е положителна корелация между FеNO и броя на позитивните кожно алергични проби или тоталните IgE, но не е намерена корелация между FеNO и бронхиалната хиперреактивност или ФЕО1[26] при неатопичните астматици[28].
 

 
Намерена е асоциация на атопията към домашен прах с повишените нива на FеNO при асимптомни, предполагайки, че е възможно наличието на субклинично възпаление при тези субекти[31].
 

 
Доказана е корелация между FеNO и бронхиална хиперреактивност и FеNO е възможен предиктор за бронхиална хипререактивност при пациенти с алергичен ринит, което показва връзката между горните и долните дихателни пътища[12]. Така FеNO представлява полезен скрининг за определяне индивидите с алергичен ринит и повишен риск за развитие на астма[12].
 

 
При лека астма са установени повишени нива, които корелират с РC20 и броя на еозинофилите в серума[2], еозинофилите[21,18] и с ЕСР в експекторацията[41] (Фиг. 4). Така корелацията между еNO и еозинофилния брой в индуцираната храчка съответства на възпалението на дихателните пътища, а също на параметрите на белодробната функция и метахолиновата хиперреактивност[21].
 
Чувствителността и специфичността на FeNO за еозинофилите в спутума е добра, но не се счита за златен стандарт. Висок FеNO >45ppb или еозинофили >2% в експекторацията (или промяна на FеNO >60%) = неконтролирано еозинофилно възпаление.
 

 
Корелацията между издишания NO и еозинофилите в спутума предполага причинна връзка. NO е възможно да произхожда от епителните клетки на дихателните пътища и възпалителни клетки чрез индукция на NOS при експресия на провъзпалителни цитокини като TNF-α и IL-1β, секретирани от макрофагите. По-големи количества NO са докладвани като резултат на супресия на Th1 клетки или съпътстваща редукция на INF-γ водеща до пролиферация на Th2 клетките, които продуцират цитокини, включително IL-5 важен за завличането на еозинофилите в дихателните пътища и усилват включването на В-клетките в продукция на IgE и активация на лимфоцитите[10].
 

 
При деца някои автори показват резyлтати подобни на тези описани при възрастни, докато дрyги не намират сигнификантно повишение на нивото на NO в издишания въздyх при астматични деца в сравнение със съответни по възраст контроли[4,7,15].
 

 
Установено е сигнификантно повишение на NO в издишания въздух на астматични деца по време на поленовия сезон при естествено излагане на тревен полен без сигнификантни промени в ФЕО1[7], което е в потвърждение на хипотезата, че лекото възпаление на дихателните пътища може да персистира дори при липса на симптоми. Подобни са и резултатите на други автори, които намират сигнификантно повишение на NO в издишания въздух по време на експозиция на домашен прах при астматични деца без сигнификанти промени във ФЕО1[32]. Нивата на издишания NO при деца се повишават с тежестта на атопията, измерена с позитивен Prick тест, предполагайки субклинично възпаление при тези индивиди[19].
 

 
Този метод е изключително полезен за диагнозата на астмата при пациенти с хронична кашлица. Нива на FeNO между 37.0-38.8 ppb потвърждават диагнозата астма при деца и възрастни, както и при продължителна кашлица при възрастни (Табл. 2). Специфичността на метода е до 91.3%, а чувствителността – 81.8%[20].
 

 
При сравнение с конвенциалните диагностични критерии базирани на GINA, критериите за eNO показват добра чувствителност, специфичност и процент на съгласуване[30].
 

 

 
Фиг. 4. Корелация между еозинофили % в храчка и FeNO
 

 
Прилагането на азотният окис като метод за контрол на астмата и мониториране на терапията
 
GINA осветлява клиничния контрол за астмата като нов таргет за превенция и лечение на заболяването. Постигане на настоящ висок контрол на заболяването е основа за предотвратяване на бъдещия риск от екзацербация .
 

 
Издишаният NO е първия маркер, който се повишава по време на влошаване на астмата предполагайки, че може да се използува като маркер на загуба на контрол на заболяването[22,29]. Концентрацията на NO в издишания въздух на астматични пациенти намалява при лечение с инхалаторни кортикостероиди с бързо намаление по време на първата седмица от лечението[8,23]. Намаляването на издишания азотен окис след терапия с инхалаторни кортикостероиди е в дозо-зависим отговор[22,23]. Сигнификантно намаление на FеNO се наблюдава 6 часа след единична доза от 8 μg Budesonide при тежка астма[23,32]. Установено е, че Flunosolide 500 μg 2 пъти дневно за 2-4 седмици сигнификантно повишават РС20, намаляват еозинофилите в спутума и намаляват FeNO при сравнение с базалните стойности, но без сигнификантна корелация помежду им[39]. Този ефект не е наблюдаван след терапия с инхалаторни бета агонисти с кратко или продължително действие[2,7,42] или при нормални субекти, лекувани с 30 mg/дневно преднизолон. FeNO бързо намалява след едномесечно лечение от ICS и LABA и продължава да намалява до нормално ниво на 6 мес.[41].
 

 
Оралният преднизолон редуцира нивата на FеNO при астматици, но няма ефект върху нивата на FеNO в нормални индивиди[42,21].
 
FеNO е сигнификантно повишен в стероидно нелекувани пациенти с астма и непушачи при сравнение със стероидно лекуавани непушачи или стероидно-лекувани пушачи астматици[37]. Тютюнопушенето намалява FеNO както при здрави доброволци, така и стероидно нелекувани астматици[22,33,40].
 

 
Инхалаторните кортикостероиди са извънредно ефикасни за контролирането на астмата и супресират възпалението, въпреки че точният механизъм на тяхното действие е неизвестен. Инхалираните стероиди са високо липофилни и вероятно те могат само да достигнат повърхностните клетки във въздущните пътища, такива като епителните клетки. Главен механизъм за действие на стероидите е супресията на iNOS директно или чрез инхибиране синтезата на цитокини в макрофагите на дихателните пътища[33,34,42]. Редукцията на еNO става вероятно чрез дирекна блокада на транскрипторен фактор нуклеарен фактор kappaB(NF)-κB и индирекно чрез редуциране синтезата на провъзпалителни цитокини, като TNF-α или IL-1β, които водят до повишена експресия на iNOS или чрез инхибиция завличането на възпалителни клетки като еозинофили експресиращи iNOS.
 

 
Определяне концентрацията на азотния окис в издишания въздух събужда голям интерес, защото представлява един прост неинвазивен метод за измерване на възпалението на долните дихателни пътища. Голямо предимство е, че измерването му е напълно неинвазивно, може да бъде повтарян и извършван при пациенти, при които другите инвазивни методи не са възможни (деца, тежка астма). Това е неоценимо, тъй като може да се изследва при остри състояния и дори при пристъп, както и да се прецени действието на различни медикаменти или влиянието върху продукцията на NO при пациенти с различна тежест на заболяването и възраст.
 

 
Той представлява алтернативен метод за преценка на астмата и вероятно ще бъде неразделна част от рутинния мениджмънт на бронхиалната астма по GINA[6,41]. Друго предимство на този метод, е че измерването на азотния окис в издишания въздух би могло да се използува за определяне на противовъзпалителното действие на терапията.
 
В заключение, азотният окис може да служи като неинвазивен маркер на възпалението на дихателните пътища и може да бъде полезен за ефикасността на терапията и уточняване на терапевтичните режими с инхалаторните кортикостероиди при пациенти с бронхиална астма.
 

 
Табл. 2
 

 

 
КНИГОПИС: