Роль пуринового обмена и перекисного окисления липидов в патогенезе воспаления при фронхиальной астме

Изучение механизмов развития бронхиальной астмы (БЛ) является одной из важных медико-биологических задач. Актуальность этой проблемы обусловлена ежегодным ростом заболеваемости БА, увеличением инвалидизации среди больных во всем мире [22,121].

Для всех форм БА общим патогенетическим механизмом является воспалительная реакция слизистой оболочки на антигены окружающей или эндогенной среды. Развитие БА связано с реакциями иммунитета, в которых лимфоциты и эозинофилы рассматриваются в качестве главных участников воспаления. Эти клетки секретируют цитокины и медиаторы, способствующие формированию хронического воспаления и бронхиальной гиперреактивности. Синтез цитокинов и медиаторов активированными лимфоцитами и эозинофилами сопряжен с образованием активных форм кислорода (АФК) и перекисей липидов [28, 32, 128, 169]. Активность воспалительного процесса в бронхах определяет клиническую картину заболевания — обострение или ремиссию, степень тяжести БА.

Образование продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) служит основной причиной повреждения клеточных мембран, нарушения их проницаемости и функций мембраносвязанных ферментов, что является существенным звеном механизмов воспалительных заболеваний [31, 113, 143]. В норме процессы ПОЛ в клетке контролируются сложной системой антиоксидантной защиты. Наиболее важными внутриклеточными компонентами антиоксидантной системы являются супероксиддисмутаза, каталаза, восстановленный глутатион [32]. В антиоксидантной защите плазмы крови большое значение имеет церулоплазмин [58]. Ослабление антиоксидантной защиты в условиях гиперпродукции АФК приводит к развитию окислительного стресса. Способностью к образованию АФК обладают нейтрофилы, эозинофилы, тучные клетки, лимфоциты и альвеолярные макрофаги [7, 39, 40, 99, 103, 154]. При бронхо-легочных заболеваниях это создает условия для активации воспаления в бронхах под влиянием провоцирующих факторов — аллергенов, инфекций, химических и физических раздражителей [7,99].

При БА изменяется содержание адениннуклеотидов, наблюдается дисбаланс между процессами образования и распада аденозина [41, 85], что сопровождается деструкцией мембран лимфоцитов, накоплением токсичных продуктов: аммиака, перекиси водорода, супероксидного аниона, мочевой кислоты [81, 112, 118, 142]. Лимфоциты содержат все необходимые ферменты пуринового метаболизма. Для функционирования мембран большое значение имеет 5'-нуклеотидаза, обеспечивающая поступление аденозина из внеклеточной среды. Аденозиндезаминаза принимает участие в деградации аденозина. Недостаточность этого фермента является причиной иммунодефицитных состояний [165]. Ксантиноксидаза, участвующая в образовании гипоксантина и мочевой кислоты на конечном этапе пуринового обмена, входит в систему детоксикации клетки [126]. Эозинофилы, как и лимфоциты, содержат ферменты пуринового обмена, однако изменения метаболизма пуринов в эозинофилах при БА ранее не изучались.

При лечении БА эффективными противовоспалительными препаратами являются глюкокортикоиды, способные уменьшать количество медиаторов воспаления, снижать сосудистую проницаемость, предотвращать отек бронхиальной стенки, усиливать апоптотическую гибель эозинофилов [11, 114, 127]. Однако под влиянием глюкокортикоидов происходит деструкция лимфоцитов и, наряду с противовоспалительным действием, глюкокортикоиды угнетают другие реакции иммунитета, могут вызывать нарушение обмена веществ. В последние годы для базисной терапии БА используют ингаляционные глюкокортикоиды. Они обладают выраженным местным и низким системным противовоспалительным действием, что снижает вероятность развития побочных эффектов [21, 101, 114]. Влияние ингаляционных глюкокортикоидов на процессы ПОЛ и обмен аденозина в лимфоцитах, являющихся клетками-мишенями для глюкокортикоидов, не изучено.

В настоящее время не вызывает сомнений генетическая предрасположенность к БА. Известно, что многие факторы внешней среды, которые у большинства людей не вызывают патологических реакций, у определенной группы лиц могут приводить к развитию БА. В связи с этим значительный интерес представляет изучение наследственной предрасположенности нарушений антиоксидантной защиты и пуринового обмена у больных БА. Исследования в этом направлении расширяют представление о механизмах развития БА, помогают определить группы риска развития заболевания у родственников больных БА.

Цель работыУстановить роль пуринового обмена, перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты лимфоцитов, эозинофилов и сыворотки крови в патогенезе воспаления у больных бронхиальной астмой, оценить влияние глюкокортикоидов на исследуемые показатели.

Задачи исследования:

1. Исследовать показатели пуринового обмена, активность перекисного окисления липидов, антиоксидантной системы лимфоцитов и сыворотки крови больных бронхиальной астмой.

2. Изучить показатели антиоксидантной активности и пуринового обмена эозинофилов периферической крови здоровых лиц и больных бронхиальной астмой в сравнении с лимфоцитами.

3. Оценить влияние глюкокортикоидов (будесонида и дексаметазона) на показатели перекисного окисления липидов и пуринового обмена лимфоцитов и сыворотки крови больных бронхиальной астмой.

4. Провести анализ показателей пуринового обмена и перекисного окисления липидов, антиоксидантной системы в семьях больных бронхиальной астмой.

Научная новизна. Впервые изучены показатели антиоксидантной активности и пуринового катаболизма эозинофилов периферической кро&и. Получены новые данные о состоянии перекисного окисления липидов и пуринового обмена в лимфоцитах, эозинофилах, сыворотке крови больных БА. Для обострения БА характерно накопление малонового диальдегида, значительное угнетение активности супероксиддисмутазы и аденозиндезаминазы, увеличение содержания церулоплазмина и мочевой кислоты в сыворотке крови. Установлено, что при ремиссии БА в лимфоцитах и сыворотке крови сохраняются нарушения пуринового обмена и антиоксидантная недостаточность. В семьях больных БА обнаружены дефицит супероксиддисмутазы, аденозиндезаминазы и гиперурикемия. Обнаружено положительное влияние будесонида, ингаляционного глюкокортикоида, на ферменты пуринового обмена лимфоцитов и антиоксидантную активность сыворотки крови. В опытах in vitro установлено, что лимфоциты крови больных бронхиальной астмой более чувствительны к дексаметазону по сравнению с лимфоцитами здоровых лиц.

Теоретическая и практическая значимость. В работе представлены результаты исследования антиоксидантной активности, ПОЛ и пуринового обмена при БА. Показано, что наиболее существенными показателями обострения БА являются содержание церулоплазмина и мочевой кислоты в сыворотке крови. Выявлены изменения изучаемых показателей при атопической, смешанной и инфекционно-зависимой формах БА. Наиболее выраженная недостаточность антиоксидантной системы наблюдается при инфекционно-зависимой форме БА. Обнаружена зависимость степени тяжести БА от показателей антиоксидантной активности и пуринового метаболизма в лимфоцитах.

В эозинофилах, выделенных из периферической крови практически здоровых лиц, уровень активности ферментов пуринового обмена выше, чем в лимфоцитах. При БА в эозинофилах активность антиоксидантных ферментов снижается и наблюдаются нарушения пуринового метаболизма, аналогичные лимфоцитам.

Исследование содержания мочевой кислоты, активности супероксиддисмутазы, аденозиндезаминазы в сыворотке крови является перспективным для выделения групп риска развития воспаления в бронхах. Определение содержания мочевой кислоты, а также активности 5'-нуклеотидазы и аденозиндезаминазы лимфоцитов могут найти применение при изучении местных и системных эффектов ингаляционных противовоспалительных препаратов для лечения БА.

Положения, выносимые на защиту:

1. Бронхиальная астма характеризуется активацией перекисного окисления липидов, антиоксидантной недостаточностью и нарушением пуринового обмена в лимфоцитах, эозинофилах и сыворотке крови, которые наблюдаются при обострении и ремиссии заболевания. К показателям обострения относятся: увеличение содержания церулоплазмина и мочевой кислоты сыворотки крови больных бронхиальной астмой.

2. Нарушения пуринового обмена и антиоксидантной защиты в семьях больных бронхиальной астмой характеризуются гиперурикемией, супероксиддисмутазной и аденозиндезаминазной недостаточностью.

3. Использование ингаляционного глюкокортикоида будесонида для лечения бронхиальной астмы приводит к восстановлению показателей пуринового обмена в лимфоцитах.

Реализация и апробация диссертации. Основные результаты были представлены на заседаниях кафедр патологической физиологии, внутренних болезней педиатрического факультета, биохимии и молекулярной биологии СГМУконференциях: «Региональные проблемы экологии и природопользования (Томск, 1999) — 1 и 2 Международных конгрессах «Научная молодежь на пороге XXI века» (Томск, 2000;2001) — 10 Национальном онгрессе по болезням органов дыхания (С.-Петербург, 2000);

Пироговской студенческой научной конференции РГМУ (Москва, 2001) — Всероссийской конференции «Физиология организмов в нормальном и экстремальном состояниях» (Томск, 2001) — VI Международной конференции «Биоантиоксидант» (Москва, 2002). Материалы диссертации используются при чтении лекций и проведении практических занятий для студентов медико-биологического факультета Сибирского государственного медицинского университета.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ, 2 из них в центральных рецензируемых журналах.

Структура диссертации. Диссертация состоит их введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 133 страницах, содержит 31 таблицу и 18 рисунков. Библиография включает 170 литературных источников, из них 126 отечественных и 44 зарубежных.

Результаты исследования активности каталазы представлены в табл. 24. Эффекты дексаметазона на лимфоциты здоровых и больных БА были различными. Дексаметазон в концентрации Ю-6 М и 10'5 М снижал активность каталазы лимфоцитов здоровых лиц в среднем на 29−32%, однако в дозе повышал этот показатель в 1,2 раза в лимфоцитах больных БА рис.16).