Significato clinico della disfunzione endoteliale nei bambini con bronchite ostruttiva ricorrente e asma bronchiale

L'asma bronchiale (AB) è una delle malattie infantili più comuni. Studi epidemiologici degli ultimi anni indicano che il 5-10% dei bambini soffre di questa malattia, e questa percentuale aumenta ogni anno. Anche l'aumento della mortalità per asma bronchiale e il numero di ricoveri ospedalieri in istituti pediatrici sono motivo di seria preoccupazione. Negli ultimi anni, la disfunzione endoteliale ha suscitato grande interesse tra i ricercatori che studiano i meccanismi dello sviluppo dell'asma bronchiale. L'endotelio è un monostrato di cellule metabolicamente attive e altamente specializzate che riveste tutti i vasi del corpo umano. Le cellule endoteliali, rispondendo specificamente a vari segnali molecolari, svolgono una varietà di funzioni, tra cui trasporto, barriera, partecipazione al metabolismo della matrice extracellulare, biosintesi di varie citochine, angiogenesi, regolazione dei processi di coagulazione del sangue, tono vascolare e reazioni immuno-infiammatorie, e partecipazione alla produzione e al metabolismo dell'ossido nitrico. L'endotelio partecipa alla regolazione del tono vascolare sistemico e polmonare formando e rilasciando sostanze vasodilatatrici e vasocostrittrici, in particolare l'endotelina-1 e il fattore di rilassamento endotelio-dipendente, l'ossido nitrico (NO). La disfunzione dell'endotelio, che si verifica sotto l'influenza di agenti dannosi (meccanici, infettivi, metabolici, immunocomplessi, ecc.), modifica drasticamente la direzione della sua attività endocrina in senso opposto: si formano vasocostrittori, endoteline e coagulanti. La disfunzione dell'endotelio altera il rapporto tra NO (agente antiaggregante piastrinico, anticoagulante, vasodilatatore) e perossinitrato, un metabolita del NO, che aumenta il livello di stress ossidativo, portando a varie reazioni patofisiologiche. Nell'ultimo decennio, i ricercatori hanno sottolineato l'effetto dannoso delle citochine proinfiammatorie (IL-1-β, TNF-α, IL-8, ecc.) sull'endotelio vascolare, innescando una cascata di processi che vanno dalla vasocostrizione locale e dal rilascio di fattori di crescita ai processi di rimodellamento della parete vascolare. A questo proposito, la questione della relazione tra l'attivazione immuno-infiammatoria e lo stato dell'endotelio vascolare nei pazienti con asma bronchiale è di particolare interesse. La disfunzione endoteliale è considerata uno dei possibili meccanismi patogenetici per lo sviluppo dell'asma bronchiale. Morfologicamente, i pazienti con asma bronchiale presentano un aumento della sezione trasversale dello strato sottomucoso dei vasi sanguigni, un aumento del numero di vasi nelle pareti delle vie respiratorie e un ispessimento dell'intima. Simili elementi di rimodellamento vengono rilevati già nell'infanzia, sullo sfondo di un decorso lieve dell'asma bronchiale.

I meccanismi della disfunzione endoteliale e del rimodellamento vascolare nel tratto respiratorio sono ancora poco compresi, il che ha costituito un prerequisito per il nostro studio.

Lo scopo del lavoro è stato quello di studiare la funzione dell'endotelio nei bambini con bronchite ostruttiva ricorrente e asma bronchiale nel periodo di esacerbazione e remissione.

Sono stati esaminati 147 bambini malati di età compresa tra 1 e 17 anni. In base alle forme nosologiche e alla gravità della malattia, i bambini sono stati suddivisi in gruppi: pazienti con bronchite ostruttiva ricorrente (gruppo 1), asma bronchiale intermittente (gruppo 2), asma bronchiale persistente di grado lieve (gruppo 3), asma bronchiale persistente di grado moderato o grave (gruppo 4), durante una riacutizzazione della malattia (rispettivamente sottogruppi 1A, 2A, 3A, 4A) e in fase di remissione (rispettivamente sottogruppi 1B, 2B, 3B, 4B).

Il livello di endotelina-1 (ET-1) nel sangue è stato determinato con il metodo immunoenzimatico utilizzando reagenti standard di DRG (USA). L'NO nel sangue è stato determinato dal livello dei metaboliti finali (nitriti (NO2) / nitrati (NO3)) con il metodo calorimetrico utilizzando reagenti di Griess. L'ecocardiografia Doppler del cuore e dei vasi sanguigni è stata eseguita con l'ecografo AU 3 Partner di Esaote Biomedica (Italia) con misurazione della pressione media nell'arteria polmonare secondo Kitobataka. Il gruppo di controllo includeva 13 bambini praticamente sani della stessa età, senza segni di malattie acute o croniche.

L'analisi statistica dei dati è stata eseguita utilizzando i pacchetti statistici Excel per Windows e Statistica 7.0 per Windows.

Data la mancanza di dati sulla significatività dei livelli degli indicatori selezionati per lo studio nei bambini sani, sono stati esaminati i bambini del gruppo di controllo per determinare i parametri normativi.

Il periodo di esacerbazione dell'asma bronchiale e della bronchite ostruttiva ricorrente è stato caratterizzato da disturbi della ventilazione polmonare di varia gravità. Come è noto, i disturbi della ventilazione portano allo sviluppo di ipossia alveolare, che non può che compromettere lo stato della funzione endoteliale.

Nella valutazione dei parametri durante il periodo di riacutizzazione, il livello del fattore vasocostrittore ET-1 è aumentato significativamente in tutti i gruppi ed è risultato più elevato nel gruppo di bambini con asma bronchiale grave e moderata (sottogruppo 4A). Il decorso della malattia nel sottogruppo 4A è stato caratterizzato da pronunciati disturbi della ventilazione di tipo ostruttivo, che hanno portato a ipossia alveolare, che è un potente induttore di ET-1. Oltre al ruolo induttore dell'ipossia, questo gruppo di pazienti è caratterizzato da pronunciate reazioni immunopatologiche sia in intensità che in durata del decorso, che contribuiscono anche a un maggiore rilascio di ET-1 da parte dell'endotelio vascolare.

L'analisi condotta sui confronti multipli con il metodo Kruskal-Wallis ha rivelato un criterio H altamente significativo (H = 38,02, p = 0,0001), che consente di affermare che le caratteristiche statistiche dei livelli di ET-1 nei pazienti di diversi sottogruppi durante il periodo di riacutizzazione differiscono significativamente tra loro e che il loro livello dipende dall'appartenenza del paziente a un particolare sottogruppo. Poiché i pazienti sono stati suddivisi in gruppi in base alla gravità della malattia, si può parlare della presenza di una relazione tra il livello di ET-1 e la gravità della malattia.

Pertanto, nel sottogruppo 1A, la disfunzione endoteliale era caratterizzata da un moderato aumento dei livelli di ET-1 e da una diminuzione dei livelli di nitrati e nitriti nel sangue. Nei pazienti dei sottogruppi 2A e 3A (asma bronchiale lieve), a fronte di un moderato aumento dei livelli di ET-1 (0,1-0,13 ng/ml), si è osservata una diminuzione affidabile dei livelli di nitriti (4,44-4,64 μmol/l) rispetto al controllo e all'equalizzazione degli indicatori del metabolismo dell'NO, a causa di un aumento relativo dei livelli di nitrati (31,54-33,48 μmol/l). Questo squilibrio può essere considerato prognosticamente sfavorevole, poiché un aumento dei livelli di nitrati è associato a un aumento della perossidazione lipidica, a radicali liberi altamente attivi e a un aumento dell'attività della NO sintasi inducibile (iNOS) nella muscolatura liscia vascolare e nei macrofagi. Nei pazienti del sottogruppo 4A con asma bronchiale grave, lo squilibrio era ancora più pronunciato: sullo sfondo di un livello elevato di ET-1 (fino a 0,2 ng/ml), è stata notata un'inibizione più pronunciata della sintasi endoteliale di NO (eNOS), che si è manifestata con una diminuzione del livello di nitriti (6,19 μmol/l) e un'attivazione pronunciata di iNOS, che ha portato a un aumento del livello di nitrati e metaboliti totali di NO rispetto al gruppo di controllo.

Per determinare la presenza di una relazione funzionale tra il livello di ET-1 e gli indicatori che caratterizzano il decorso delle broncopneumopatie croniche ostruttive, è stata utilizzata una procedura di regressione lineare multipla con esclusione graduale delle variabili non significative. Come risultato dell'analisi, è stato ottenuto un modello matematico:

ET-1 = -0,00368+(0,0142 x durata della malattia) + (0,00532 x PLA), con R = 0,672; R2 = 0,525; dbf = 2; F = 8,408; p = 0,001.

Il coefficiente di regressione multipla R riflette la presenza di una relazione statisticamente significativa tra il livello di ET-1 e le variabili indipendenti (durata della malattia), nonché la pressione arteriosa polmonare media (PLA). Allo stesso tempo, il coefficiente di determinazione R2 consente di affermare che l'aumento del livello di ET-1 del 52,5% è dovuto a una variazione del livello delle variabili indipendenti di questa equazione, ovvero la durata della malattia (p = 0,008) e la PLA (p = 0,022).

Valutando il metabolismo dell'NO in base ai suoi metaboliti finali (nitriti, nitrati) nei bambini suddivisi in sottogruppi, si può osservare una variazione in diverse direzioni. Nei pazienti del sottogruppo 1A con esacerbazione di bronchite ostruttiva ricorrente, è stata osservata una diminuzione del livello di metaboliti dell'NO, sia nitriti che nitrati, che indicava una carenza della funzione endoteliale NO-dipendente, con una diminuzione più pronunciata del livello di nitriti. Allo stato attuale, il livello di nitriti nel sangue è considerato un predittore dell'attività endoteliale dell'eNOS. Ciò indica una pronunciata inibizione dell'eNO sintetasi, una debole risposta all'iNO.

Durante il periodo di remissione, il livello di ET-1 in tutti i gruppi è rimasto moderatamente elevato, compreso tra 0,05 e 0,15 ng/ml, rispetto al gruppo di controllo, ed è risultato più elevato nel sottogruppo 4B, con valori pari a 0,15 ng/ml. Tali livelli di ET-1 indicano che il sottogruppo 4B, rispetto agli altri sottogruppi, mantiene il più elevato metabolismo dei fattori vasocostrittori (ET-1) nell'endotelio vascolare. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che i pazienti con asma bronchiale grave presentano alterazioni ostruttive latenti nella funzione respiratoria esterna, ovvero l'ipossia alveolare, che stimola il massimo rilascio di ET-1 da parte delle cellule endoteliali.

Il criterio di Kruskal-Wallis altamente significativo H (H = 34,68, ^ = 0,0001), stabilito a seguito di confronti multipli, consente di affermare che le caratteristiche statistiche degli indicatori ET-1 dei diversi sottogruppi differiscono significativamente tra loro e il loro livello dipende dall'appartenenza del paziente all'uno o all'altro gruppo. Pertanto, come nel periodo di riacutizzazione, si può parlare della presenza di una correlazione tra il livello di ET-1 e la gravità della malattia.

Un'ulteriore analisi della correlazione tra il livello di ET-1 e gli indicatori del decorso delle malattie polmonari ostruttive croniche ha rivelato la presenza di una relazione diretta affidabile tra il livello di ET-1 e PLA (r = +0,38, p < 0,014) nei pazienti nel periodo di remissione.

Il metabolismo dell'NO nei gruppi studiati si comporta in modo diverso. Nel gruppo di bambini con bronchite ostruttiva ricorrente (sottogruppo 1B), si è osservato un aumento del livello di nitriti nel sangue a 5,48 μmol/l, sebbene questi rimangano ridotti rispetto al gruppo di controllo, e un marcato aumento del livello di nitrati a 41,45 μmol/l, che può essere considerato una risposta compensatoria alla carenza di NO endoteliale. Nei gruppi di bambini con asma bronchiale lieve, è stato osservato un moderato aumento dei nitriti a 5,6-6,45 μmol/l (un valore inferiore rispetto al gruppo di controllo). Ciò può essere considerato un aumento dell'attività dell'eNOS e dell'effetto protettivo dei metaboliti dell'NO. Lo squilibrio più pronunciato nel metabolismo dell'NO è stato osservato nei bambini del sottogruppo 4B, che si è manifestato con una diminuzione del livello di nitriti rispetto alla fase di esacerbazione e un aumento del livello di nitrati. Questi dati potrebbero indicare una soppressione pronunciata dell'eNOS anche durante la remissione e un'attività patologica persistente dell'iNOS.

Dalla ricerca condotta si possono trarre le seguenti conclusioni.

Nei bambini affetti da bronchite ostruttiva ricorrente e asma bronchiale, sono state rilevate alterazioni nei livelli dei fattori endotelio-dipendenti (metaboliti ET-1 e NO) a seconda dello stadio e della gravità della malattia.

Nella fase acuta della malattia, i pazienti di tutti i sottogruppi hanno mostrato cambiamenti unidirezionali sotto forma di aumento del livello di ET-1, con i cambiamenti più pronunciati nei pazienti con asma bronchiale grave e moderata fino a un livello di 0,2 ng/ml.

È stata dimostrata l'esistenza di una relazione funzionale tra il livello di ET-1 e gli indicatori che caratterizzano il decorso della broncopneumopatia cronica ostruttiva (durata della malattia) e il livello della pressione media nell'arteria polmonare nei pazienti con bronchite ostruttiva ricorrente e asma bronchiale durante una riacutizzazione della malattia.

Le modifiche nei livelli dei metaboliti dell'NO (nitrati, nitriti) erano di natura multidirezionale, sotto forma di una diminuzione persistente dei nitriti nelle fasi di esacerbazione e remissione e di un aumento del livello dei nitrati principalmente nell'asma bronchiale grave.

Nei pazienti con bronchite ostruttiva ricorrente e asma bronchiale, è stata rilevata la presenza di disfunzione endoteliale, più pronunciata nei pazienti in fase acuta, che si manifestava sotto forma di vasocostrizione, aumento del PLA medio e del livello di ET-1, la cui sintesi era indotta da ipossia e reazioni patoimmunologiche. Allo stesso tempo, un basso livello del metabolita dell'NO (nitrito) è associato all'inibizione della sintetasi endoteliale dell'NO, mentre un aumento del livello di nitrato è associato alla produzione di NO patogeno (NO inducibile), che potrebbe fungere da fattore che porta alla distruzione dell'endotelio e al mantenimento del processo patologico nei polmoni.

VV Polyakov, Prof. A. S. Senatorova. Significato clinico della disfunzione endoteliale nei bambini con bronchite ostruttiva ricorrente e asma bronchiale // International Medical Journal n. 4 2012

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