Матриксные металлопротеиназы и клинико-функциональный статус курильщиков с персистирующей бронхиальной астмой

Курение - один из важнейших факторов риска развития хронических обструктивных заболеваний легких (ХОЗЛ), в том числе бронхиальной астмы (БА). Взаимное негативное воздействие ХОЗЛ и табачного дыма на дыхательные пути и функциональное состояние пульмо-кардиальной системы исследовано во многих работах [1-7].

Важную роль в патогенезе ХОЗЛ играет дисбаланс в системе протеолиз-антипротеолиз [8]. Повреждение матрикса связано с действием протеаз, вырабатываемых преимущественно эпителиалиоцитами и клетками, участвующими в реакциях воспаления в ответ на действие табачного дыма [9]. Часть протеаз относят к семейству матриксных металлопротеиназ (ММП).

ММП-2 синтезируются многими нормальными и опухолевыми клетками в виде предшественников. ММП-9 обнаружены в нейтрофилах, макрофагах, фибробластах, хондроцитах и Т-лимфоцитах. В литературе освещены отдельные вопросы участия ММП в возникновении и прогрессировании таких заболеваний легких, как хроническая обструктивная болезнь (ХОБЛ), туберкулез, БА и рак легкого [10-14].

Известно, что ММП участвуют в разрушении всех компонентов внеклеточного матрикса паренхимы легких с развитием и прогрессированием обструктивного синдрома и эмфиземы легких. В ряде работ, в которых исследовались зависимые от гипоксии механизмы регуляции ММП [15-17], показано, что при тяжелой гипоксии определяется высокий уровень ММП-9; это позволяет предполагать участие активных форм кислорода в регуляции активности ММП на посттранскрипционном уровне.

Повышение содержания ММП-9 обнаружено в альвеолярных макрофагах курящих, в бронхоальвеолярном смыве и мокроте, а также в альвеолярных макрофагах больных ХОБЛ [18-22]. При БА в ряде немногочисленных работ выявлено достоверное повышение концентрации про-ММП-1 [9]. Однако проблема, посвященная оценке уровня ММП у больных БА, особенно у курильщиков, остается малоизученной.

Цель исследования - оценить роль ММП в формировании клинико-функционального статуса у курящих больных персистирующей БА.

Выборку составили 16 здоровых курильщиков (контрольная группа - КГ), группа здоровых некурящих волонтеров (ГВ), а также 16 больных эндогенной (n=6) и смешанной (n=10) персистирующей БА (основная группа, или группа БА - ОГ) с различным уровнем контроля заболевания, который определяли с помощью Asthma Control Test и согласно рекомендациям группы международных экспертов [3]. Неконтролируемое течение БА имелось у 63%, частично контролируемое - у 31% пациентов основной группы. У 22 здоровых некурящих волонтеров измерен уровень окиси углерода в выдыхаемом воздухе с определением карбоксигемоглобина. Средний возраст лиц КГ, ОГ и ГВ соответствовал молодой возрастной группе (25-44 года) по классификации ВОЗ. Половой состав групп оказался сопоставимым - соотношение мужчин и женщин составило в КГ 12:4, в ОГ - 14:2, в ГВ - 18:4.

Статус табакокурения оценивали, пользуясь общепринятыми российскими рекомендациями [4]. Методы исследования функционального состояния пульмо-кардиальной системы включали спирометрию (Spirosift-3000, «Fukuda Denshi Corp.», Япония); определение сопротивления дыхательных путей методом кратковременного прерывания воздушного потока («Spirovit SP-1», Швейцария); чрескожное 30-минутное мониторирование оксигенации крови во время и после выкуривания сигареты и нагрузочный тест с 6-минутной ходьбой - ТШХ («Spirodoc», Италия). Интенсивность воспаления дыхательных путей, индуцированного курением и основным заболеванием, и уровень карбоксигемоглобина оценивали по фракции окиси углерода в выдыхаемом воздухе («Micro CO monitor», «Smoke Check Monitor», Великобритания). Уровень ММП-2 и ММП-9 в сыворотке крови определяли с помощью наборов реактивов для прямого иммуноферментного анализа: Human/Mouse/Rat MMP-2 total и Human MMP-9 total («Quantikine», «R&D Systems», США) методом количественного твердофазного иммуноферментного анализа типа сендвич на автоматическом универсальном ридере Plate Screen («Hospitex Diagnostiks», Италия).

Обработка результатов исследования включала методы описательной и сравнительной статистики, корреляционный и регрессионный (с пошаговым включением) анализы. Различия между группами считали достоверным при р<0,05.

Статус табакокурения больных БА и здоровых курильщиков характеризовался высокой интенсивностью (индекс курения - ИК=229±28,3 балла в ОГ и 149±20,1 балла - в КГ; р=0,056), большей (р<0,05) продолжительностью курения в основной группе и сходной (5,9±0,64 балла в ОГ и 5,4±0,52 балла - в КГ; р=0,696) привычкой к никотину. Показатель пачко-лет составил в КГ 18±3,9, в ОГ - 28±5,7 (р=0,056). Умеренно выраженная общая зависимость (5,6±0,65 балла в ОГ и 4,1±0,48 - в КГ; р=0,11) от курения по Фагерстрему сочеталась с более выраженным (8,7±0,72 балла в ОГ и 7,9±0,60 - в КГ; р=0,539) психологическим ее компонентом.

Мониторинг потребления табака у курящих лиц контрольной группы (по результатам СО-метрии выдыхаемого воздуха в утреннее время до начала курения) выявил преобладание категории малокурящих, составивших 38% из общего числа обследованных. Интенсивно курящих в этой группе не было, курящих и лиц с нормальным уровнем фракции окиси углерода в выдыхаемом воздухе (FeCO) в КГ было одинаковое число (31%).

Мониторинг потребления табака в основной группе выявил преобладание категории курящих (38%). Малокурящих оказалось 25%, а интенсивно курящих - 6% Нормальное значение FeCO констатировано у 31% курильщиков с персистирующей БА.

В основной группе выявлена зависимость между уровнем ММП-9 и такими важнейшими характеристиками статуса курения, как ИК (r=0,60; р<0,05) и показатель пачко-лет (r=0,53; р<0,05). Таким образом, более интенсивное и продолжительное курение способствует возникновению и поддержанию воспаления дыхательных путей.

Исследование интенсивности воспаления дыхательных путей, индуцированного табакокурением и/или основным заболеванием, по уровню СО в выдыхаемом воздухе (FeCO) выявило увеличение (р<0,05) данного показателя с 2,2±0,01 у здоровых некурящих волонтеров до 7,8±1,13 ppm у здоровых курильщиков и тенденцию (р>0,05) к дополнительному приросту FeCO до 8,9±1,39 ppm у курильщиков с персистирующей БА.

Уровень карбоксигемоглобина при этом вырос с 0,4±0,01% у здоровых некурящих волонтеров до 1,25±0,18% у здоровых курильщиков с тенденцией (р>0,05) к дополнительному приросту у курящих больных БА (1,43±0,22%). Известно, что повышение уровня карбоксигемоглобина, возникающее как при табакокурении, так и при персистирующем воспалении дыхательных путей даже у некурящих больных БА, приводит не только к стойкому вытеснению кислорода из связи с гемоглобином с образованием карбоксигемоглобина (COHb), но и к «кислородному обкрадыванию тканей». При этом кривая диссоциации оксигемоглобина при росте COHb смещается влево, ухудшая процесс отдачи O2 из крови в ткани.

Таким образом, наиболее выраженное «кислородное обкрадывание тканей», по-видимому, возникает у больных БА, испытывающих сочетанное воздействие курения и воспаления. Интенсификации воспаления дыхательных путей способствовал выявленный нами рост уровня ММП-9 в ОГ (с 1,2±0,19 в КГ до 2,9±0,70 нг/мл; р<0,05). Уровень ММП-2 в ОГ (34,5±1,38) достоверно (р=0,06) не отличался от такового в КГ (30,8±1,58 нг/мл) у курильщиков.

Нарушения вентиляционной способности легких обструктивного типа (объем форсированного выдоха за 1-ю секунду - ОФВ1<80%) обнаружены у 73% курящих больных БА и лишь у 25% курильщиков контрольной группы (р=0,012 по двустороннему критерию Фишера). По сравнению с таковыми у здоровых курильщиков оказались достоверно снижены все основные спирометрические показатели: жизненная емкость легких (ЖЕЛ), форсированная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ), ОФВ1, мгновенная объемная скорость при выдохе 25% (МОС25), 50% (МОС50), 75% (МОС75) ФЖЕЛ и мгновенная объемная скорость выдоха на уровне 25-75% ФЖЕЛ. Отмечена тенденция к более выраженному негативному влиянию сочетанного воздействия курения и БА на максимальную вентиляцию легких (табл. 1).

Сочетанное негативное влияние персистирующего воспаления дыхательных путей и табакокурения привело к полной или частичной потере контроля над течением БА у 94% больных. Неконтролируемое течение БА преобладало и встретилось у 63% пациентов. Частично контролируемое течение заболевания мы отметили у 31% больных ОГ, а полностью контролируемое течение - лишь у 1 пациента из 16 обследованных. Степень контроля БА коррелировала (р<0,05) с данными Asthma Control Test (r=0,86). Уровень контроля БА зависел от всех важнейших спирометрических показателей и способствовал увеличению продолжительности стационарного лечения (табл. 2).

Персистирующее воспаление дыхательных путей и обструктивные нарушения вентиляционной способности легких закономерно привели к ухудшению важнейших параметров оксигенации крови у курящих больных БА по сравнению с таковыми в КГ. Табакокурение за счет многофакторного негативного влияния на дыхательные пути (гиперсекреция слизи, мукостаз, нарушения мукоцилиарного клиренса и нейтрофильное воспаление дыхательных путей, активация ММП и др.), образования большого количества COHb и смещения кривой диссоциации оксигемоглобина усилило негативные изменения важнейших характеристик оксигенации крови. Основные результаты 30-минутного мониторирования SpO2, зарегистрированные в КГ и ОГ во время и после выкуривания сигареты, представлены в табл. 3.

Обнаружена взаимосвязь (р<0,05) ИК и корригированных по COHb уровнями оксигенации крови: SpO2base-корр. (r=0,52) и SpO2max-корр. (r=0,52). Показатель пачко-лет коррелировал (р<0,05) с SpO2base-корр. (r=0,62), SpO2max-корр. (r=0,56) и SpO2ср-корр. (r=0,54). Примечательно, что интегральный показатель пачко-лет в ОГ оказался взаимосвязан (r=0,53) с продолжительностью SpO2 в диапазоне низких значений оксигенации крови (85-89%).

С помощью многофакторного линейного регрессионного анализа с пошаговым включением в обследованной выборке выявлены предикторы, оказавшие наиболее выраженное негативное влияние на средний уровень оксигенации крови по результатам 30-минутного чрескожного мониторирования SpO2 во время и после выкуривания сигареты: ММП-9, уровень окиси углерода в выдыхаемом воздухе и сопротивление дыхательных путей (табл. 4).

Исследование физической работоспособности с помощью теста с ТШХ не выявило достоверных различий между КГ и ОГ по пройденному расстоянию. Сочетанное, более продолжительное воздействие табачного дыма и ассоциированного с БА воспаления, более выраженные обструктивные нарушения внешнего дыхания и оксигенации крови, выявленные нами в ОГ, негативно (р=0,000) повлияли на выраженность одышки и усталости, а также на состояние оксигенации крови как перед ТШХ, так и после него (табл. 5).

В группе больных БА выявлена связь (р<0,05) между выраженностью одышки перед проведением ТШХ и индексом Генслера (r=–0,74), усталостью в конце ТШХ (r=0,86), минимальным уровнем оксигенации крови во время указанного нагрузочного теста (r=–0,51) и показателем пачко-лет (r=0,53); между выраженностью одышки после проведения ТШХ с индексом Генслера (r=–0,65), усталостью в конце ТШХ (r=0,90), уровнем сопротивления дыхательных путей (r=0,51) и длительностью курения (r=0,62). Кроме того, в основной группе обнаружена взаимосвязь (р<0,05): усталости перед проведением ТШХ и ОФВ1 (r=–0,53), уровнем исходного насыщения гемоглобина кислородом перед проведением указанного теста (r=–0,61) и показателем пачко-лет (r=0,59); между уровнем усталости после ТШХ и индексом Генслера (r=–0,60), уровнем исходного насыщения гемоглобина кислородом перед ТШХ (r=–0,52) и длительностью курения (r=0,80).

Корреляционный анализ, проведенный в обследованной выборке курильщиков, выявил прямую связь (р<0,05) между уровнем ММП-9 и выраженностью одышки до ТШХ (r=0,37) и в конце ТШХ (r=0,39), усталости до ТШХ (r=0,40) и в конце ТШХ (r=0,40), а также показателем пачко-лет (r=0,42).

Маркерами, отражающими интенсивность воспаления дыхательных путей у курильщиков с персистирующей БА, могут служить уровни FeCO и ММП-9 в сыворотке крови. Увеличение продолжительности и интенсивности курения у больных БА усиливает воспаление дыхательных путей (негативную роль в этом процессе играет в том числе увеличение концентрации в сыворотке крови ММП-9) и продолжительность оксигенации крови в диапазоне очень низких значений: SpO2 (85-89%). Сочетанное негативное влияние табакокурения и основного заболевания у курильщиков с БА приводит к клинически значимому ухудшению вентиляционной способности легких и основных уровней оксигенации крови; возникающее при этом снижение контроля над БА, подтвержденное двумя независимыми методами, коррелирует с увеличением продолжительности лечения больных данной категории; выявлены предикторы ухудшения среднего уровня оксигенации крови во время «острого» курения (по данным 30-минутного мониторирования) - ММП-9, FeCO и сопротивление дыхательных путей. Выявлены факторы, отрицательно влияющие на уровень одышки у курильщиков с персистирующей БА до и после нагрузочного ТШХ: индекс Генслера, усталость до ТШХ или в конце ТШХ, минимальный уровень оксигенации крови во время указанного теста или уровень сопротивления дыхательных путей, показатель пачко-лет или длительность курения соответственно. В выборке курильщиков выявлена взаимосвязь уровня ММП-9 и выраженности усталости до ТШХ и в конце ТШХ, а также одышки до ТШХ и в конце нагрузочного ТШХ.