Typpioksidijärjestelmän komponenttien kliininen arvo astmassa ja COPD:ssä (ASCONO)

Krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus ja keuhkoastma ovat johtavassa asemassa hengitystiesairauksien joukossa. Keuhkoahtaumataudin pahenemisvaiheilla on merkittävä panos kliiniseen kuvaan ja pitkän aikavälin ennusteeseen, minkä vuoksi on tärkeää etsiä menetelmiä niiden ennustamiseen ja ehkäisyyn. Maailmanlaajuisen keuhkoastma-aloitteen (GINA) mukaan keuhkoastmalle on tyypillistä suuri heterogeenisyys ja monien fenotyyppien ja endotyyppien olemassaolo, minkä vuoksi on tärkeää käyttää yksilöllisiä lääketieteen menetelmiä potilashoidossa ja erityisesti uusien biomarkkerien etsimisessä. astmasta. Tällä hetkellä kliinisessä käytännössä joitain obstruktiivisten keuhkosairauksien biomarkkereita käytetään laajalti. Niiden joukossa ovat eosinofiilien määrä veressä ja ysköksessä, immunoglobuliini E ja uloshengitetyn typpioksidifraktio (FeNO). Obstruktiivisille keuhkosairauksille on tunnusomaista jatkuva tulehdus hengitysteissä, johon liittyy systeemisen tulehduksen elementtien ilmentymistä ja endoteelin toimintahäiriötä, joka liittyy vasoaktiivisten välittäjien muuttuneeseen vapautumiseen, joista yksi on typpioksidi (NO). NO on voimakas verisuonia laajentava aine, joka syntetisoidaan L-arginiinista NO-syntaasientsyymin (NOS) avulla. NO-molekyylin elinikä on pieni, 3-30 s, minkä vuoksi vakaamman eliniän omaavien biomarkkereiden etsiminen on tärkeää. Jotkut niistä ovat typpioksidin metaboliitteja, kuten nitraatteja (NO3-), nitriittejä (NO2-), S-nitrosotioleja, 3-nitrotyrosiinia. Nitraatit ja nitriitit, jotka ovat typpioksidin metaboliitteja, voivat olla kiinnostavia yhtenä lupaavina biokemiallisina merkkiaineina, jotka heijastavat NO-aineenvaihduntaa ihmiskehossa. Aiemmin tutkimuksessamme osoitettiin typpioksidin metaboliittien plasmapitoisuuden ja keuhkoastman vaikeusasteen välinen suhde, mikä saattaa olla edellytys typpioksidijärjestelmän komponenttien jatkotutkimukselle mahdollisina keuhkoputkien obstruktiivisten sairauksien biomarkkereina.

Lupaava suunta typpioksidijärjestelmään liittyvien biomarkkerien etsinnässä on L-arginiinin tutkimus, joka toimii substraattina NO-muodostuksen reaktiossa. L-arginiinin biologinen hyötyosuus NO-syntaaseille määrää typpioksidin muodostumisaktiivisuuden hengitysteissä, mikä on osoituksena inhaloidun L-arginiinin vaikutuksesta uloshengitetyn typpioksidifraktion tasoon. Aikaisemmin yhdysvaltalaisessa tutkimuksessa 26 potilaalla, joilla oli keuhkoastma, plasman L-arginiinitasot laskivat merkittävästi terveisiin vapaaehtoisiin verrattuna, ja koe-eläinmallit osoittivat, että L-arginiinitasojen lasku johtaa hengitysteiden ylireaktiivisuuteen. Tällä hetkellä on tehty useita pilottikliinisiä interventiotutkimuksia, joissa L-arginiinin antaminen paransi keuhkoastman ilmenemismuotoja joillakin potilailla, mutta ei muuttanut pahenemistiheyttä potilaiden kokonaisotoksessa. Tämä viittaa mahdolliseen keuhkoastman endotyypin olemassaoloon, joka liittyy typpioksidijärjestelmän heikentyneeseen toimintaan, ja tekee lupaavalta tutkia L-arginiinin tasoa veressä potentiaalisena obstruktiivisten keuhkosairauden biomarkkerina.

Typpioksidin aineenvaihduntatuotteiden tutkimisen lisäksi NO:n muodostukseen vaikuttavia aineita tulee pitää mahdollisina taudin biomarkkereina. Yksi tällainen aine on arginaasi, jonka vaikutuksesta L-arginiini muuttuu L-ornitiiniksi ja ureaksi. Ihmisillä on tunnistettu kaksi arginaasin isoentsyymiä, arginaasi 1 ja arginaasi 2, jotka eroavat toisistaan ​​solun sijainnin ja kudosten jakautumisen suhteen. Molemmat arginaasientsyymit ilmentyvät hengitysteissä, ja niitä voidaan löytää endoteelisoluista ja epiteelisoluista, fibroblasteista, makrofageista ja hengitysteiden sileistä lihassoluista. L-ornitiinin aineenvaihdunta edelleen johtaa polyamiinien ja L-proliinin muodostumiseen, jotka osallistuvat solujen lisääntymiseen ja erilaistumiseen sekä kollageenin tuotantoon. Tutkijat ovat osoittaneet, että lisääntynyt arginaasiaktiivisuus hengitysteissä edistää hengitysteiden tukkeutumista ja ylireaktiivisuutta vähentämällä NOS:n substraattia. Tämän seurauksena NO:n tuotanto vähenee ja muodostuu superoksideja, jotka reagoivat NO:n kanssa muodostaen peroksinitriittiä, mikä lisää hengitysteiden supistumiskykyä ja tulehdusta. Lisäksi lisääntynyt hengitysteiden arginaasiaktiivisuus johtaa L-ornitiinin tuotannon lisääntymiseen, mikä mahdollisesti edistää hengitysteiden uudelleenmuodostumista solujen lisääntymisen ja kollageenin muodostumisen stimuloinnin vuoksi.

L-arginiinin metabolia ei riipu ainoastaan ​​arginaasista, vaan myös metyylitransferaasientsyymistä, joka metyloi L-arginiinijäännöksiä, jotka läpikäyvät proteolyysin, jolloin muodostuu epäsymmetristä ja symmetristä dimetyyliarginiinia (ADMA ja SDMA). Nämä aminohapot estävät NOS-aktiivisuutta, koska ADMA on entsyymin kilpaileva estäjä, kun taas SDMA kilpailee L-arginiinin kuljetuksen kanssa. Seerumin ADMA- ja SDMA- sekä L-arginiinipitoisuudet kasvavat keuhkoahtaumatautien myötä ja lisääntyvät edelleen pahenemisen kehittyessä. On tärkeää huomata, että ADMA:n pitoisuus veren seerumissa on luultavasti riippumaton riskitekijä pitkäaikaiselle kuolleelle kaikista syistä obstruktiivisissa keuhkosairauksissa ja se liittyy lisääntyneeseen hengitysteiden vastustuskykyyn. Viime vuosina on tehty useita tutkimuksia, joissa on tutkittu ADMA:n yhteyttä obstruktiivisiin keuhkosairauksiin. Aiemmin osoitettiin ADMA:n yhteys obstruktiivisten keuhkosairauksien, hengitysteiden vastuksen ja ulkoisen hengityksen toiminnan indikaattoreiden kehittymiseen obstruktiivista keuhkosairautta sairastavilla potilailla.

Siten typpioksidijärjestelmän komponenttien, kuten typpioksidin metaboliittien, L-arginiinin, arginaasin ja asymmetrisen dimetyyliarginiinin tutkimiselle obstruktiivisten keuhkosairauksien biomarkkerina on edellytykset. Tämän perusteella on tarkoitus tutkia typpioksidin metaboliitteja (nitraatteja ja nitriittejä), L-arginiinia, arginaasi-1:tä ja asymmetristä dimetyyliarginiinia potilailla, joilla on keuhkoastma ja krooninen obstruktiivinen keuhkosairaus, jonka jälkeen havainnoidaan keuhkoahtaumatautien ennustetta. sairaus.

Tutkimuksen tavoitteena on tutkia typpioksidisynteesin modulaattoreiden (L-arginiini, arginaasi-1 ja asymmetrinen dimetyyliarginiini) kliinistä arvoa keuhkoastmaa ja kroonista obstruktiivista keuhkosairautta sairastavilla potilailla sekä arvioida niiden vaikutusta ennusteeseen ja kulumiseen. sairauksista.

Opintojen tavoitteet ovat

1. Arvioida typpioksidin synteesin modulaattorien (L-arginiini, arginaasi-1 ja asymmetrinen dimetyyliarginiini) tasoja astmaa ja kroonista obstruktiivista keuhkosairautta sairastavien potilaiden veressä ja niiden suhdetta taudin kliiniseen kulumiseen.
2. Arvioida typpioksidin synteesin modulaattoreiden (L-arginiini, arginaasi-1 ja asymmetrinen dimetyyliarginiini) ja typpioksidin metaboliittien (nitraatit ja nitriitit) tasojen suhteen kliinistä arvoa potilailla, joilla on keuhkoastma ja krooninen keuhkoahtaumatauti.
3. Arvioida mahdollisuutta käyttää typpioksidisynteesin modulaattorien tasojen määritystä obstruktiivisten keuhkosairauksien kulun ennustamiseen ja keuhkoastman ja kroonisen obstruktiivisen keuhkosairauden pahenemisen estämiseen.
4. Arvioida mahdollisuutta kehittää yksilöllisiä hoito-ohjelmia obstruktiivisiin keuhkosairauksiin perustuen typpioksidin synteesiä moduloivien aineiden (L-arginiini, arginaasi-1 ja asymmetrinen dimetyyliarginiini) tasojen arviointiin astmaa ja kroonista astmaa sairastavien potilaiden veressä obstruktiivinen keuhkosairaus.

Kolmessa tutkimusryhmässä on tarkoitus tehdä prospektiivinen tapaus-verrokkitutkimus. Kaikille potilaille suoritetaan: yleinen kliininen tutkimus; Inhalaattorien tarttuvuustesti; veren kliininen ja biokemiallinen analyysi; spirometria; seerumin typpioksidin metaboliittien tason arviointi fotokolorimetrisellä menetelmällä Griss-reaktiossa; L-arginiinin, arginaasi-1:n ja asymmetrisen dimetyyliarginiinin tason arviointi seerumissa entsyymi-immunomäärityksellä käyttäen laboratoriosarjaa Immundiagnostik (Saksa). Tutkimuksen toisessa vaiheessa, joka kestää 2 vuotta, typpioksidisynteesin modulaattoreiden tason arvioinnin ennustekykyä arvioidaan käyttämällä yhdistettyä päätepistettä, mukaan lukien perushoidon tason nousu, paheneminen, sairaalahoito ja astmaan liittyvät moraalit. COPD.