Den kliniske værdi af nitrogenoxidsystemets komponenter ved astma og KOL (ASCONO)

Kronisk obstruktiv lungesygdom og bronkial astma har en førende position blandt luftvejssygdomme. Et væsentligt bidrag til det kliniske billede og langtidsprognose ydes af eksacerbationer af KOL, hvilket gør det relevant at søge efter metoder til forudsigelse og forebyggelse heraf. Ifølge det globale initiativ om bronkial astma (GINA) er bronkial astma kendetegnet ved høj heterogenitet og eksistensen af ​​mange fænotyper og endotyper, hvilket gør det relevant at anvende personaliserede medicinske metoder i patientbehandlingen og i særdeleshed søgningen efter nye biomarkører. af astma. I øjeblikket er nogle biomarkører for obstruktive lungesygdomme meget brugt i klinisk praksis. Blandt dem er der niveauet af eosinofiler i blodet og sputum, niveauet af immunoglobulin E og den udåndede fraktion af nitrogenoxid (FeNO). Obstruktive lungesygdomme er karakteriseret ved vedvarende inflammation i luftvejene, som er ledsaget af manifestationen af ​​elementer af systemisk inflammation og endotel dysfunktion, som er forbundet med en ændret frigivelse af vasoaktive mediatorer, en af ​​dem er nitrogenoxid (NO). NO er ​​en kraftig vasodilator, der syntetiseres ud fra L-arginin ved hjælp af enzymet NO-syntase (NOS). NO-molekylet har en lille levetid fra 3 til 30 s, derfor er søgningen efter biomarkører med en mere stabil levetid relevant. Nogle af dem er nitrogenoxidmetabolitter, såsom nitrater (NO3-), nitritter (NO2-), S-nitrosothioler, 3-nitrotyrosin. Nitrater og nitritter, som er metabolitter af nitrogenoxid, kan være af interesse som en af ​​de lovende biokemiske markører, der afspejler NO-metabolisme i den menneskelige krop. Tidligere i vores undersøgelse blev sammenhængen mellem plasmaniveauet af nitrogenoxidmetabolitter og sværhedsgraden af ​​bronkial astma vist, hvilket kan være en forudsætning for yderligere undersøgelse af komponenterne i nitrogenoxidsystemet som potentielle biomarkører for bronkial obstruktive sygdomme.

En lovende retning i søgningen efter biomarkører relateret til nitrogenoxidsystemet er studiet af L-arginin, der fungerer som et substrat i reaktionen af ​​NO-dannelse. Biotilgængeligheden af ​​L-arginin til NO-syntaser bestemmer aktiviteten af ​​dannelsen af ​​nitrogenoxid i luftvejene, hvilket fremgår af virkningen af ​​inhaleret L-arginin på niveauet af udåndet fraktion af nitrogenoxid. Tidligere, i en amerikansk undersøgelse, viste 26 patienter med bronkial astma et signifikant fald i plasma L-arginin niveauer sammenlignet med raske frivillige, og laboratoriedyremodeller viste, at et fald i L-arginin niveauer fører til luftvejshyperreaktivitet. I øjeblikket er der udført en række pilot kliniske interventionsundersøgelser, hvor administrationen af ​​L-arginin forbedrede manifestationerne af bronkial astma hos nogle patienter, men ikke ændrede hyppigheden af ​​eksacerbationer i den samlede prøve af patienter. Dette indikerer den mulige eksistens af en endotype af bronkial astma forbundet med nedsat funktion af nitrogenoxidsystemet, og gør det lovende at studere niveauet af L-arginin i blodet som en potentiel biomarkør for obstruktive lungesygdomme.

Ud over at studere nitrogenoxidmetabolitter bør stoffer, der påvirker dannelsen af ​​NO, betragtes som potentielle biomarkører for sygdommen. Et sådant stof er arginase, under påvirkning af hvilken L-arginin omdannes til L-ornithin og urinstof. Hos mennesker er to isoenzymer af arginase, arginase 1 og arginase 2, blevet identificeret, som adskiller sig i cellulær placering og vævsfordeling. Begge arginase-enzymer udtrykkes i luftvejene og kan findes i endotel- og epitelceller, fibroblaster, makrofager og glatte muskelceller i luftvejene. Yderligere metabolisme af L-ornithin fører til dannelsen af ​​polyaminer og L-prolin, som er involveret i celleproliferation og -differentiering, samt i produktionen af ​​kollagen. Forskere har vist, at øget arginaseaktivitet i luftvejene bidrager til luftvejsobstruktion og hyperreaktivitet ved at mindske tilgængelighedssubstratet for NOS. Som følge heraf falder produktionen af ​​NO, og der dannes superoxider, som reagerer med NO og danner peroxynitrit, hvorved luftvejens kontraktilitet og inflammation øges. Derudover fører øget luftvejsarginaseaktivitet til en stigning i L-ornithin-produktion, som potentielt bidrager til luftvejsremodellering på grund af stimulering af celleproliferation og kollagendannelse.

Omsætningen af ​​L-arginin afhænger ikke kun af arginase, men også af methyltransferase-enzymet, som methylerer L-arginin-rester, som gennemgår proteolyse med dannelse af asymmetrisk og symmetrisk dimethylarginin (ADMA og SDMA). Disse aminosyrer hæmmer NOS-aktivitet, da ADMA er en kompetitiv hæmmer af enzymet, mens SDMA er en konkurrent til L-arginin-transport. Serum ADMA og SDMA, samt L-arginin koncentrationer stiger med KOL og øges yderligere med udvikling af eksacerbation. Det er vigtigt at bemærke, at koncentrationen af ​​ADMA i blodserum sandsynligvis er en uafhængig risikofaktor for langtidsdødelighed af alle årsager i obstruktive lungesygdomme og er forbundet med øget luftvejsmodstand. I de senere år er der udført adskillige undersøgelser, der undersøger sammenhængen mellem ADMA og obstruktive lungesygdomme. Tidligere blev forbindelsen mellem ADMA og udviklingen af ​​obstruktive lungesygdomme, luftvejsmodstand og indikatorer for funktionen af ​​ekstern respiration hos patienter med obstruktive lungesygdomme vist.

Der er således forudsætninger for at studere nitrogenoxidsystemets komponenter, såsom metabolitter af nitrogenoxid, L-arginin, arginase og asymmetrisk dimethylarginin, som biomarkør for obstruktive lungesygdomme. Baseret på dette er det planlagt at undersøge nitrogenoxidmetabolitter (nitrater og nitritter), L-arginin, arginase-1 og asymmetrisk dimethylarginin hos patienter med bronkial astma og kronisk obstruktiv lungesygdom, efterfulgt af observation for at vurdere prognosen for sygdom.

Undersøgelsen har til formål at studere den kliniske værdi af nitrogenoxidsyntesemodulatorerne (L-arginin, arginase-1 og asymmetrisk dimethylarginin) hos patienter med bronkial astma og kronisk obstruktiv lungesygdom, samt at vurdere deres effekt på prognose og forløb. af sygdomme.

Studiemålene er

1. At vurdere niveauerne af modulatorer af syntesen af ​​nitrogenoxid (L-arginin, arginase-1 og asymmetrisk dimethylarginin) i blodet hos patienter med astma og kronisk obstruktiv lungesygdom og deres forhold til det kliniske forløb af sygdommen.
2. At evaluere den kliniske værdi af forholdet mellem niveauerne af modulatorer af syntesen af ​​nitrogenoxid (L-arginin, arginase-1 og asymmetrisk dimethylarginin) og niveauet af metabolitter af nitrogenoxid (nitrater og nitritter) hos patienter med bronkial astma og kronisk obstruktiv lungesygdom.
3. At vurdere muligheden for at bruge bestemmelsen af ​​niveauerne af modulatorer af nitrogenoxidsyntese til at forudsige forløbet af obstruktive lungesygdomme og forhindre udviklingen af ​​forværringer af bronkial astma og kronisk obstruktiv lungesygdom.
4. At vurdere muligheden for at udvikle personlige behandlingsregimer for obstruktive lungesygdomme, baseret på vurderingen af ​​niveauerne af modulatorer af syntesen af ​​nitrogenoxid (L-arginin, arginase-1 og asymmetrisk dimethylarginin) i blodet hos patienter med astma og kroniske sygdomme. obstruktiv lungesygdom.

Det er planlagt at gennemføre en prospektiv case-kontrol undersøgelse i de tre undersøgelsesgrupper. Til alle patienter vil blive udført: generel klinisk undersøgelse; Test af overholdelse af inhalatorer; klinisk og biokemisk analyse af blodet; spirometri; vurdering af niveauet af nitrogenoxidmetabolitter i serum ved hjælp af den fotokolorimetriske metode i Griss-reaktion; vurdering af niveauet af L-arginin, arginase-1 og asymmetrisk dimethylarginin i serum ved enzymimmunoassay ved hjælp af laboratoriekittet Immundiagnostik (Tyskland). I anden fase af undersøgelsen, der varer 2 år, vil de prognostiske evner til at vurdere niveauerne af modulatorer af nitrogenoxidsyntese blive evalueret ved hjælp af et kombineret endepunkt, inklusive stigning i niveauet af basisterapi, eksacerbation, hospitalsindlæggelse og mors forbundet med astma og KOL.