Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Известно, что важным патогенетическим звеном в развитии хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) являются нарушения в системе свободнорадикального окисления [5]. Легкие находятся под постоянным воздействием кислорода и его активных форм (АФК), которые в избытке обладают сильным деструктивным действием, нарушая структуру и функцию легких [6]. Эффект свободных радикалов еще более усиливается в условиях воздействия на организм работающих вредных химических и физических производственных факторов [2]. Положительный баланс в системе свободнорадикального окисления поддерживается антиоксидантной системой и, в частности, её ферментными компонентами. Вопросам окислительного стресса (ОС) при ХОБЛ профессиональной этиологии (ПЭ), посвящены исследования многих авторов [2, 5, 6]. .Однако дискуссионным остается вопрос о значимости отдельных показателей окислительного стресса и антиоксидантной защиты в оценке тяжести течения ХОБЛ ПЭ [9, 10]. Не до конца решен вопрос об информативности интегральных показателей ОС и антиоксидантной защиты организма при данном заболевании в его стабильной фазе.

В связи с вышеизложенным была проведена работа, целью которой явилась оценка информативности интегральных показателей ОС и антиоксидантной защиты и их отдельных компонентов в крови больных ХОБЛ ПЭ, вызванной воздействием кремнесодержащей пыли; установление связи изученных показателей с тяжестью обструктивных нарушений в легких.

Материалы и методы исследования

Объектом исследования явились больные ХОБЛ ПЭ, находившиеся на плановом лечении в стационаре ФБУН «Нижегородского НИИ гигиены и профпатологии» Роспотребнадзора (n=166). Возраст пациентов составил 60,8±6,1 лет, длительность заболевания 15,5±5,1 года. Все обследуемые были бывшими работниками металлургического и машиностроительного производств, имели большой стаж работы (от 15 до 40 лет), длительный контакт с кремнеземной пылью (от 7 до 15 лет). Диагноз ХОБЛ ПЭ был поставлен на основании общепринятых критериев (рекомендации GOLD, 2014) [8]. Оценка степени тяжести обструктивных нарушений лёгочной вентиляции основывалась на критериях, рекомендованных Российским респираторным обществом по использованию спирометрии [7]. Больные были разделены на три группы по степени тяжести обструктивных нарушений легочной вентиляции. Группу сравнения составили практически здоровые по лабораторным показателям лица в возрасте 43,8±8,5 года, проходившие профилактические осмотры в поликлиническом отделении института (n=80). Критериями исключения из группы сравнения явились патология органов дыхания различного генеза, острые воспаления любой этиологии, а так же наличие контакта с промышленной пылью. Функция внешнего дыхания изучалась при помощи спирометра («Spirolab III S/N 3-2129).

Оценка ОС проведена по интегральному показателю – количеству пероксидов в сыворотке крови, и малоновому диальдегиду (МДА), который до сих пор широко применяется для оценки окислительного стресса [6]. Содержание МДА определяли колориметрическим методом с наборами реагентов «ТБК-АГАТ» (производство ООО «Агат-Мед», Россия) с использованием тиобарбитуровой кислоты. Для определения пероксидов были использованы наборы реагентов «PerOx (TOS/TOC) Kit» фирмы «Immundiagnostik» (Германия). Для оценки степени выраженности ОС использовались данные, рекомендованные производителями наборов: менее 180 мкмоль/л – низкий ОС; от 180 до 310 мкмоль/л – средний ОС; более 310 мкмоль/л – высокий ОС.

Для оценки состояния антиоксидантной системы в сыворотке крови определяли общую антиоксидантную способность сыворотки (АОС) с помощью набора реагентов «ImAnOx (TAS/TAC) Kit» фирмы «Immundiagnostik» (Германия). АОС выражалась в мкмоль разложившейся антиоксидантами перекиси на литр сыворотки и определялась по формуле с использованием стандарта. Для оценки АОС использовались данные, рекомендованные производителями наборов: менее 280 мкмоль/л – низкая АОС; от 280 до 320 мкмоль/л – средняя АОС; более 320 мкмоль/л – высокая АОС. Кроме того, была изучена активность ферментного звена антиоксидантной защиты организма: супероксиддисмутазы (СОД) эритроцитов – первой линии защиты от свободных радикалов, глютатионпероксидазы цельной крови (ГП) и каталазы сыворотки, нейтрализующих перекись водорода и липидные пероксиды. Активность СОД и ГП определяли с помощью набора реагентов «RANSOD Superoxidedismutase MANUAL RXMONZA» и «RANSEL Glutatione Peroxidase MANUAL RXMONZA» фирмы «RANDOX» (United Kingdom), активность каталазы – методом Королюк М.А. и др. [4] в нашей модификации. Содержание в сыворотке крови церулоплазмина (ЦП), обладающего выраженной оксидазной активностью, определяли методом Ревина [1].

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0 (StatsoftInc, USA). Все численные данные представлены, как М±δ. Достоверность различий количественных показателей между группами определялись при помощи критерия Манна-Уитни. Критический уровень значимости результатов исследования принимался при р<0,05. Корреляционные отношения между признаками определялись вычислением оценок коэффициента корреляции и коэффициентов регрессии.

Результаты исследования и их обсуждение

Среди больных ХОБЛ ПЭ основную долю составляли лица с тяжелой степенью обструктивных нарушений легочной вентиляции, наименьшую – со среднетяжелой степенью обструкции (табл. 1).

Таблица 1

Распределение больных ХОБЛ ПЭ по степени тяжести обструктивных нарушений легочной вентиляции

Примечание. ОФВ1 – объём форсированного выдоха за 1-ю секунду.

Выявленная нами повышенная концентрация МДА свидетельствовала об избыточном образовании продуктов перекисного окисления липидов у больных ХОБЛ ПЭ. Так, у 80,5 % из них концентрация МДА в сыворотке крови превышала норму в 2-3 раза и составляла 2,96±0,85 мкмоль/л при 1,4±0,12 мкмоль/л у лиц группы сравнения (р=0,000). У 13,3 % концентрация МДА достигала 4,5–6,1 мкмоль/л. Достоверной зависимости концентрации МДА от степени выраженности обструктивных нарушений не было обнаружено, т.е. данный показатель не позволял охарактеризовать уровень ОС.

Активность каталазы в среднем на 11,5 %, и содержание церулоплазмина – на 19,0 % превышали уровень у лиц группы сравнения (43,5±14,2 против 38,5±7,8 мкмоль/л, р=0,031 для каталазы и 341,0 ±60,2 мг/л против 276±20,2 мг/л, р=0,001 для церулоплазмина). Вместе с тем, не было выявлено связи данных показателей с выраженностью обструктивных нарушений и МДА.

Анализ активности СОД и ГП у больных ХОБЛ ПЭ показал, что активность СОД и ГП была снижена соответственно у 40,3 % и 13,2 % больных. У 49 % активность СОД и 90 % активность ГП находилась в пределах референтных значений. У остальных активность ферментов была незначительно повышена (табл. 2).

Таблица 2

Величина активности СОД и ГП и частота ее изменения у больных ХОБЛ ПЭ в стабильной фазе болезни в зависимости от степени обструктивных нарушений легочной вентиляции.

* – Средние величины СОД и ГП, определённые в лаборатории ФБУН ННИИ ГП Роспотребнадзора в крови условно здоровых лиц.

Средние величины активности СОД у больных ХОБЛ ПЭ колебались в пределах физиологической нормы (от 164,0 до 240,0 Е/мл). При рассмотрении величин СОД при различной степени обструкции было отмечено, что в группах больных со среднетяжелой и тяжелой степенью обструкции величина активности СОД была достоверно снижена относительно ее величины в группе сравнения (р=0,025; р=0,000). Однако зависимости активности фермента от тяжести обструктивных нарушений не было обнаружено. Выявлены различия в частоте изменений активности СОД: с усилением обструктивного процесса увеличивалась частота обнаружения низкой активности фермента. Почти у половины больных со среднетяжелой и тяжелой степенью обструкции активность СОД была снижена до 110,7±11,4 Е/мл (р=0,000), у 20 % больных активность фермента была повышена до 292,3±15,3 Е/мл (р=0,000). У остальной части (35,8 % и 45,8 %) активность СОД определялась в нормальных пределах.

Изменения активности ГП колебались в пределах референтных значений (от 4171 до 10880 Е/л). Во всех группах больных ГП была достоверно снижена относительно величины у лиц группы сравнения (р=0,002 при легкой степени обструкции; р=0,000 при среднетяжелой и тяжелой степени обструктивных нарушений). У отдельных пациентов активность ГП снижалась до 2583,0 – 1886,0 Е/л. Выявлялась тенденция к снижению средней величины ГП с увеличением степени обструкции.

Таким образом, разнонаправленные изменения активности антиоксидантных ферментов, хотя и свидетельствовали о дисбалансе в системе антиоксидантной защиты, однако они не позволяли судить о ее уровне.

Более информативным оказалось определение интегральных показателей ОС и антиоксидантной защиты – общего количества пероксидов и общей АОС сыворотки, которые позволили провести градацию уровней ОС и АОС. Полученные результаты показали, что общее количество пероксидов в сыворотке больных ХОБЛ ПЭ составляло 650,7±369,3 мкмоль/л, что значительно превышало их содержание у лиц группы сравнения – 380,5±233,2 мкмоль/л (р=0,000). У 16,6 % больных количество пероксидов превышало 1000,0 мкмоль/л, достигая у отдельных пациентов 1605,0 мкмоль/л. У большей части больных ХОБЛ ПЭ (69,8 %) наблюдался высокий уровень ОС: величина пероксидов достигала 783,1±257,0 мкмоль/л. В группе сравнения высокий уровень ОС выявлялся у меньшего числа лиц (46,5 %), а величина пероксидов было достоверно ниже – 591,7±254,2 мкмоль/л (р=0,000). Низкий уровень ОС у больных ХОБЛ ПЭ наблюдался у незначительного числа лиц (9,6 %). В группе сравнения он выявлялся на 15,2 % чаще. Количество пероксидов в обеих группах соответствовало низкому уровню ОС и составляло 101,9±40,3 мкмоль/л у больных и 134,0±54,7 мкмоль/л в группе сравнения. Различий в частоте выявления среднего уровня ОС и величиной пероксидов в обеих группах не было выявлено.

Для больных ХОБЛ ПЭ характерным был низкий уровень АОС: у 75,7 % против 35,7 % в группе сравнения; а количество разложившихся пероксидов было меньшим, чем у условно здоровых лиц (206,5±31,5 против 250,5±20,5мкмоль/л, р=0,000). Средний и высокий уровень АОС у больных встречался значительно реже: у 24,3 % обследуемых против 64,3 % в группе сравнения. Различий в количестве разложившихся пероксидов при высоком и среднем уровня АОС в обеих группах не было выявлено. Обратная коррелятивная связь была выявлена между величинами, характеризующими ОС и АОС: r= – 0,4; р=0,04.

Отмечалась тенденция к увеличению частоты выявления высокого уровня ОС и уменьшения выявления его среднего уровня с увеличением степени тяжести обструктивных нарушений. На этом фоне величина пероксидов в сыворотке, свидетельствующая о высоком уровне ОС, с увеличением степени обструкции увеличивалась (р=0,001, р=0,000), а при среднем и низком уровнях ОС достоверно не отличалась (табл. 3).

Таблица 3

Показатели ОС и общей АОС у больных ХОБЛ ПЭ в стабильной фазе болезни в зависимости от тяжести обструктивных нарушений легочной вентиляции

С усилением процесса обструкции наблюдалось уменьшение доли высокой АОС (от 15,8 % до 5,5 %) и увеличение доли АОС средней степени (от 10,3 % до 20,3 %). Частота выявления низкой АОС с ухудшением патологического процесса не изменялась, однако количество разложившихся пероксидов в группе больных с низкой АОС при тяжелой форме обструкции было достоверно ниже, чем при легкой и среднетяжелой 262,4±11,8 мкмоль/л и 250,9±11,1 мкмоль/л против 204,7±25,1 мкмоль/л (р=0,000).

Заключение

Таким образом, почти у всех больных ХОБЛ ПЭ с длительным периодом заболевания в стабильной фазе болезни установлен высокий уровень ОС, обусловленный избыточным образованием свободных радикалов и продуктов перекисного окисления липидов. Установлена зависимость количества пероксидов в сыворотке от степени обструктивных нарушений. С увеличением тяжести обструкции количество пероксидов в сыворотке увеличивалось.

Высокий ОС у больных ХОБЛ ПЭ сопровождается уменьшением общей АОС сыворотки и разнонаправленными изменениями активности антиоксидантных ферментов, выражающимися в снижении их активности, сохранении ее в нормальных пределах или незначительном повышении. Выявленные изменения СОД, ГП, каталазы и церулоплазмина свидетельствуют об отсутствии активации ферментного звена антиоксидантной защиты в данной фазе болезни, а незначительного увеличения ее отдельных компонентов, по-видимому, недостаточно для нейтрализации избыточного количества свободных радикалов. Данный феномен был отмечен рядом авторов, которые наблюдали резкое падение активности антиоксидантных систем при выраженном окислительном стрессе у пациентов с III стадией ХОБЛ [5]. Кроме того, многочисленными исследованиями установлено, что избыток перекиси водорода является ингибирующим фактором активности таких антиоксидантных ферментов как каталаза, СОД и ГП [3]. Поскольку достоверной зависимости активности ферментов от тяжести обструкции не было выявлено, изученные нами показатели активности СОД, ГП, каталазы и церулоплазмина не могут быть, на наш взгляд, использованы для оценки степени обструктивных нарушений. Однако эти показатели могут использоваться для характеристики состояния системы антиоксидантной защиты и разработке методов ее коррекции.

Проведенные нами исследования показали значимость интегральных показателей ОС и антиоксидантной защиты. Между интегральными показателями ОС и АОС сыворотки выявлена обратная коррелятивная зависимость и наблюдается связь их изменений со степенью выраженности обструктивных нарушений. Представляется важным не только констатировать наличие окислительного стресса и антиоксидантной защиты, но и определить уровень этих нарушений. Используемая нами оценка окислительного стресса и АОС по соответствующим уровням (высокого, среднего и низкого) вполне адекватно отражает состояние данных систем у лиц при ХОБЛ ПЭ. Тем самым определение уровней интегральных показателей ОС и антиоксидантной защиты помагает даст возможность клиницистам более детально оценить риск ухудшения состояния больных ХОБЛ ПЭ, тяжесть течения данного заболевания, его прогноз и эффективность лечения.

Данные показатели могут служить основой для разработки препаратов, направленных на снижение уровня окислительного стресса и повышение антиоксидантной защиты при профессиональной бронхо-легочной патологии.