Klinická hodnota složek systému oxidu dusnatého u astmatu a CHOPN (ASCONO)

Chronická obstrukční plicní nemoc a bronchiální astma mají přední postavení mezi onemocněními dýchacích cest. Významným přínosem pro klinický obraz a dlouhodobou prognózu jsou exacerbace CHOPN, a proto je relevantní hledat metody jejich predikce a prevence. Podle globální iniciativy pro bronchiální astma (GINA) je bronchiální astma charakterizováno vysokou heterogenitou a existencí mnoha fenotypů a endotypů, proto je důležité používat metody personalizované medicíny při léčbě pacientů a zejména při hledání nových biomarkerů. astmatu. V současné době se v klinické praxi hojně využívají některé biomarkery obstrukčních plicních onemocnění. Patří mezi ně hladina eozinofilů v krvi a sputu, hladina imunoglobulinu E a vydechovaná frakce oxidu dusnatého (FeNO). Obstrukční plicní onemocnění jsou charakterizována přetrvávajícím zánětem v dýchacích cestách, který je provázen projevy prvků systémového zánětu a endoteliální dysfunkce, která je spojena se změněným uvolňováním vazoaktivních mediátorů, jedním z nich je oxid dusnatý (NO). NO je silný vazodilatátor, který je syntetizován z L-argininu pomocí enzymu NO syntázy (NOS). Molekula NO má malou životnost od 3 do 30 s, proto je relevantní hledání biomarkerů se stabilnější životností. Některé z nich jsou metabolity oxidu dusnatého, jako jsou dusičnany (NO3-), dusitany (NO2-), S-nitrosothioly, 3-nitrotyrosin. Dusičnany a dusitany, které jsou metabolity oxidu dusnatého, mohou být zajímavé jako jeden ze slibných biochemických markerů odrážejících metabolismus NO v lidském těle. Již dříve v naší studii byl prokázán vztah mezi plazmatickou hladinou metabolitů oxidu dusnatého a závažností bronchiálního astmatu, což může být předpokladem pro další studium složek systému oxidu dusnatého jako potenciálních biomarkerů bronchiálních obstrukčních onemocnění.

Slibným směrem v hledání biomarkerů souvisejících se systémem oxidu dusnatého je studium L-argininu, který působí jako substrát při reakci tvorby NO. Biologická dostupnost L-argininu pro NO syntázy určuje aktivitu tvorby oxidu dusnatého v dýchacím traktu, o čemž svědčí vliv inhalovaného L-argininu na hladinu vydechované frakce oxidu dusnatého. Již dříve v americké studii 26 pacientů s bronchiálním astmatem vykazovalo významný pokles plazmatických hladin L-argininu ve srovnání se zdravými dobrovolníky a laboratorní zvířecí modely ukázaly, že snížení hladiny L-argininu vede k hyperreaktivitě dýchacích cest. V současné době byla provedena řada pilotních klinických intervenčních studií, ve kterých podávání L-argininu zlepšilo u části pacientů projevy bronchiálního astmatu, ale nezměnilo frekvenci exacerbací v celkovém vzorku pacientů. To naznačuje možnou existenci endotypu bronchiálního astmatu spojeného s poruchou funkce systému oxidu dusnatého a slibuje studium hladiny L-argininu v krvi jako potenciálního biomarkeru obstrukčních plicních onemocnění.

Kromě studia metabolitů oxidu dusnatého by měly být látky ovlivňující tvorbu NO považovány za potenciální biomarkery onemocnění. Jednou z takových látek je argináza, pod jejímž vlivem se L-arginin přeměňuje na L-ornitin a močovinu. U lidí byly identifikovány dva izoenzymy arginázy, argináza 1 a argináza 2, které se liší buněčnou lokalizací a distribucí ve tkáních. Oba arginázové enzymy jsou exprimovány v dýchacích cestách a lze je nalézt v endoteliálních a epiteliálních buňkách, fibroblastech, makrofázích a buňkách hladkého svalstva dýchacího traktu. Další metabolismus L-ornithinu vede k tvorbě polyaminů a L-prolinu, které se podílejí na proliferaci a diferenciaci buněk a také na tvorbě kolagenu. Vědci prokázali, že zvýšená aktivita arginázy v dýchacích cestách přispívá k obstrukci a hyperreaktivitě dýchacích cest snížením dostupnosti substrátu pro NOS. V důsledku toho klesá produkce NO a vznikají superoxidy, které reagují s NO za vzniku peroxydusitanu, čímž se zvyšuje kontraktilita dýchacích cest a zánět. Navíc zvýšená aktivita arginázy dýchacích cest vede ke zvýšení produkce L-ornithinu, který potenciálně přispívá k remodelaci dýchacích cest v důsledku stimulace buněčné proliferace a tvorby kolagenu.

Metabolismus L-argininu závisí nejen na argináze, ale také na enzymu methyltransferase, který metyluje zbytky L-argininu, které podléhají proteolýze za vzniku asymetrického a symetrického dimethylargininu (ADMA a SDMA). Tyto aminokyseliny inhibují aktivitu NOS, protože ADMA je kompetitivním inhibitorem enzymu, zatímco SDMA je kompetitorem transportu L-argininu. Koncentrace ADMA a SDMA v séru, jakož i koncentrace L-argininu se zvyšují s CHOPN a dále se zvyšují s rozvojem exacerbace. Je důležité si uvědomit, že koncentrace ADMA v krevním séru je pravděpodobně nezávislým rizikovým faktorem pro dlouhodobou mortalitu ze všech příčin u obstrukčních plicních onemocnění a je spojena se zvýšenou rezistencí dýchacích cest. V posledních letech bylo provedeno několik studií zkoumajících souvislost ADMA s obstrukčními plicními chorobami. Již dříve byla prokázána souvislost ADMA s rozvojem obstrukčních plicních onemocnění, rezistence dýchacích cest a ukazatelů funkce zevního dýchání u pacientů s obstrukčními plicními chorobami.

Jsou tedy předpoklady pro studium složek systému oxidu dusnatého, jako jsou metabolity oxidu dusnatého, L-arginin, argináza a asymetrický dimethylarginin, jako biomarkeru obstrukčních plicních onemocnění. Na základě toho je plánováno studium metabolitů oxidu dusnatého (dusičnany a dusitany), L-argininu, arginázy-1 a asymetrického dimethylargininu u pacientů s bronchiálním astmatem a chronickou obstrukční plicní nemocí s následným pozorováním ke zhodnocení prognózy choroba.

Studie je zaměřena na studium klinické hodnoty modulátorů syntézy oxidu dusnatého (L-arginin, argináza-1 a asymetrický dimethylarginin) u pacientů s bronchiálním astmatem a chronickou obstrukční plicní nemocí, jakož i na posouzení jejich vlivu na prognózu a průběh nemocí.

Cílem studia je

1. Posoudit hladiny modulátorů syntézy oxidu dusnatého (L-arginin, argináza-1 a asymetrický dimethylarginin) v krvi pacientů s astmatem a chronickou obstrukční plicní nemocí a jejich vztah ke klinickému průběhu onemocnění.
2. Zhodnotit klinickou hodnotu poměru hladin modulátorů syntézy oxidu dusnatého (L-arginin, argináza-1 a asymetrický dimethylarginin) a hladiny metabolitů oxidu dusnatého (dusičnanů a dusitanů) u pacientů s bronchiálním astmatem resp. chronická obstrukční plicní nemoc.
3. Posoudit možnost využití stanovení hladin modulátorů syntézy oxidu dusnatého k predikci průběhu obstrukčních plicních onemocnění a prevenci rozvoje exacerbací bronchiálního astmatu a chronické obstrukční plicní nemoci.
4. Posoudit možnost vývoje personalizovaných léčebných režimů pro obstrukční plicní onemocnění na základě stanovení hladin modulátorů syntézy oxidu dusnatého (L-arginin, argináza-1 a asymetrický dimethylarginin) v krvi pacientů s astmatem a chronickými obstrukční plicní nemoc.

Plánuje se provedení prospektivní studie případ-kontrola ve třech studijních skupinách. Všem pacientům bude provedeno: celkové klinické vyšetření; Test přilnavosti k inhalátorům; klinická a biochemická analýza krve; spirometrie; stanovení hladiny metabolitů oxidu dusnatého v séru fotokolorimetrickou metodou v Grissově reakci; stanovení hladiny L-argininu, arginázy-1 a asymetrického dimethylargininu v séru enzymovou imunoanalýzou pomocí laboratorní soupravy Immundiagnostik (Německo). Ve druhé fázi studie, trvající 2 roky, budou vyhodnoceny prognostické schopnosti stanovení hladin modulátorů syntézy oxidu dusnatého pomocí kombinovaného koncového bodu, včetně zvýšení úrovně základní terapie, exacerbace, hospitalizace a nemocí spojených s astmatem a COPD.