Wartość kliniczna składników systemu tlenku azotu w astmie i POChP (ASCONO)

Przewlekła obturacyjna choroba płuc i astma oskrzelowa zajmują wiodącą pozycję wśród chorób układu oddechowego. Istotny wkład w obraz kliniczny i rokowanie odległe mają zaostrzenia POChP, co sprawia, że ​​poszukiwanie metod ich przewidywania i zapobiegania jest zasadne. Według globalnej inicjatywy dotyczącej astmy oskrzelowej (GINA), astma oskrzelowa charakteryzuje się dużą heterogenicznością oraz występowaniem wielu fenotypów i endotypów, co sprawia, że ​​celowe jest stosowanie metod medycyny spersonalizowanej w postępowaniu z pacjentem, a w szczególności poszukiwanie nowych biomarkerów astmy. Obecnie w praktyce klinicznej powszechnie stosuje się niektóre biomarkery obturacyjnych chorób płuc. Należą do nich poziom eozynofili we krwi i plwocinie, poziom immunoglobuliny E oraz frakcja wydychana tlenku azotu (FeNO). Obturacyjne choroby płuc charakteryzują się utrzymującym się stanem zapalnym w drogach oddechowych, któremu towarzyszą objawy zapalenia ogólnoustrojowego oraz dysfunkcja śródbłonka, co wiąże się ze zmienionym uwalnianiem mediatorów wazoaktywnych, jednym z nich jest tlenek azotu (NO). NO jest silnym środkiem rozszerzającym naczynia krwionośne, który jest syntetyzowany z L-argininy przy użyciu enzymu syntazy NO (NOS). Cząsteczka NO ma krótki czas życia od 3 do 30 s, dlatego poszukiwanie biomarkerów o bardziej stabilnym czasie życia jest istotne. Niektóre z nich to metabolity tlenku azotu, takie jak azotany (NO3-), azotyny (NO2-), S-nitrozotiole, 3-nitrotyrozyna. Azotany i azotyny, będące metabolitami tlenku azotu, mogą być interesujące jako jeden z obiecujących biochemicznych markerów odzwierciedlających metabolizm NO w organizmie człowieka. Wcześniej w naszej pracy wykazano zależność między stężeniem metabolitów tlenku azotu w osoczu a ciężkością astmy oskrzelowej, co może być przesłanką do dalszych badań nad składnikami układu tlenku azotu jako potencjalnymi biomarkerami chorób obturacyjnych oskrzeli.

Obiecującym kierunkiem w poszukiwaniu biomarkerów związanych z układem tlenku azotu jest badanie L-argininy, która pełni rolę substratu w reakcji tworzenia NO. Biodostępność L-argininy dla syntaz NO determinuje aktywność tworzenia tlenku azotu w drogach oddechowych, o czym świadczy wpływ wdychanej L-argininy na poziom wydychanej frakcji tlenku azotu. Wcześniej, w amerykańskim badaniu, 26 pacjentów z astmą oskrzelową wykazało znaczny spadek poziomu L-argininy w osoczu w porównaniu ze zdrowymi ochotnikami, a laboratoryjne modele zwierzęce wykazały, że spadek poziomu L-argininy prowadzi do nadreaktywności dróg oddechowych. Obecnie przeprowadzono szereg pilotażowych klinicznych badań interwencyjnych, w których podanie L-argininy poprawiło objawy astmy oskrzelowej u części pacjentów, ale nie zmieniło częstości zaostrzeń w całej próbie pacjentów. Wskazuje to na możliwość istnienia endotypu astmy oskrzelowej związanej z zaburzeniami funkcjonowania układu tlenku azotu i sprawia, że ​​obiecujące jest badanie poziomu L-argininy we krwi jako potencjalnego biomarkera obturacyjnych chorób płuc.

Oprócz badania metabolitów tlenku azotu, jako potencjalne biomarkery choroby należy rozważyć substancje wpływające na powstawanie NO. Jedną z takich substancji jest arginaza, pod wpływem której L-arginina przekształca się w L-ornitynę i mocznik. U ludzi zidentyfikowano dwa izoenzymy arginazy, arginazę 1 i arginazę 2, które różnią się lokalizacją komórkową i rozmieszczeniem w tkankach. Oba enzymy arginazy ulegają ekspresji w drogach oddechowych i można je znaleźć w komórkach śródbłonka i nabłonka, fibroblastach, makrofagach i komórkach mięśni gładkich dróg oddechowych. Dalszy metabolizm L-ornityny prowadzi do powstania poliamin i L-proliny, które biorą udział w proliferacji i różnicowaniu komórek, a także w produkcji kolagenu. Naukowcy wykazali, że zwiększona aktywność arginazy w drogach oddechowych przyczynia się do ich niedrożności i nadreaktywności poprzez zmniejszenie dostępności substratu dla NOS. W rezultacie zmniejsza się produkcja NO i powstają nadtlenki, które reagują z NO, tworząc peroksyazotyn, zwiększając w ten sposób kurczliwość dróg oddechowych i stan zapalny. Ponadto zwiększona aktywność arginazy w drogach oddechowych prowadzi do zwiększenia produkcji L-ornityny, która potencjalnie przyczynia się do przebudowy dróg oddechowych poprzez stymulację proliferacji komórek i tworzenia kolagenu.

Metabolizm L-argininy zależy nie tylko od arginazy, ale także od enzymu metylotransferazy, który metyluje reszty L-argininy, które ulegają proteolizie z wytworzeniem asymetrycznej i symetrycznej dimetyloargininy (ADMA i SDMA). Te aminokwasy hamują aktywność NOS, ponieważ ADMA jest konkurencyjnym inhibitorem enzymu, podczas gdy SDMA jest konkurencyjnym transporterem L-argininy. Stężenia ADMA i SDMA w surowicy oraz L-argininy wzrastają wraz z POChP i dalej rosną wraz z rozwojem zaostrzenia. Należy zauważyć, że stężenie ADMA w surowicy krwi jest prawdopodobnie niezależnym czynnikiem ryzyka długoterminowej śmiertelności ze wszystkich przyczyn w obturacyjnych chorobach płuc i wiąże się ze zwiększonym oporem dróg oddechowych. W ostatnich latach przeprowadzono kilka badań oceniających związek ADMA z obturacyjnymi chorobami płuc. Wcześniej wykazano związek ADMA z rozwojem obturacyjnych chorób płuc, oporami dróg oddechowych i wskaźnikami funkcji oddychania zewnętrznego u pacjentów z obturacyjnymi chorobami płuc.

Istnieją zatem przesłanki do badania składników układu tlenku azotu, takich jak metabolity tlenku azotu, L-argininy, arginazy i asymetrycznej dimetyloargininy, jako biomarkera obturacyjnych chorób płuc. Na tej podstawie planuje się badanie metabolitów tlenku azotu (azotanów i azotynów), L-argininy, arginazy-1 i asymetrycznej dimetyloargininy u pacjentów z astmą oskrzelową i przewlekłą obturacyjną chorobą płuc, a następnie obserwację w celu oceny rokowania choroba.

Celem pracy jest zbadanie wartości klinicznej modulatorów syntezy tlenku azotu (L-argininy, arginazy-1 i asymetrycznej dimetyloargininy) u pacjentów z astmą oskrzelową i przewlekłą obturacyjną chorobą płuc oraz ocena ich wpływu na rokowanie i przebieg chorób.

Celem studiów jest

1. Ocena stężeń modulatorów syntezy tlenku azotu (L-argininy, arginazy-1 i asymetrycznej dimetyloargininy) we krwi pacjentów z astmą i przewlekłą obturacyjną chorobą płuc oraz ich związku z przebiegiem klinicznym choroby.
2. Celem oceny wartości klinicznej stosunku poziomów modulatorów syntezy tlenku azotu (L-argininy, arginazy-1 i asymetrycznej dimetyloargininy) do poziomu metabolitów tlenku azotu (azotanów i azotynów) u chorych na astmę oskrzelową i przewlekła obturacyjna choroba płuc.
3. Ocena możliwości wykorzystania oznaczania poziomów modulatorów syntezy tlenku azotu do przewidywania przebiegu obturacyjnych chorób płuc oraz zapobiegania rozwojowi zaostrzeń astmy oskrzelowej i przewlekłej obturacyjnej choroby płuc.
4. Ocena możliwości opracowania spersonalizowanych schematów leczenia obturacyjnych chorób płuc na podstawie oceny poziomu modulatorów syntezy tlenku azotu (L-argininy, arginazy-1 i asymetrycznej dimetyloargininy) we krwi pacjentów z astmą i przewlekłymi obturacyjna choroba płuc.

Planowane jest przeprowadzenie prospektywnego badania kliniczno-kontrolnego w trzech grupach badawczych. Wszystkim pacjentom zostanie wykonane: ogólne badanie kliniczne; Test przylegania do inhalatorów; kliniczna i biochemiczna analiza krwi; spirometria; oznaczanie poziomu metabolitów tlenku azotu w surowicy metodą fotokolorymetryczną w reakcji Grissa; oznaczanie poziomu L-argininy, arginazy-1 i asymetrycznej dimetyloargininy w surowicy krwi metodą immunoenzymatyczną z wykorzystaniem zestawu laboratoryjnego Immundiagnostik (Niemcy). W drugiej fazie badania, trwającej 2 lata, oceniane będą możliwości prognostyczne oceny stężeń modulatorów syntezy tlenku azotu za pomocą złożonego punktu końcowego, obejmującego wzrost poziomu leczenia podstawowego, zaostrzenie, hospitalizację i choroby związane z astmą i POChP.