Signifikansi klinis disfungsi endotel pada anak-anak dengan bronkitis obstruktif berulang dan asma bronkial

Asma bronkial (BA) merupakan salah satu penyakit anak yang paling umum. Studi epidemiologi beberapa tahun terakhir menunjukkan bahwa 5 hingga 10% anak-anak menderita penyakit ini, dan angka ini meningkat setiap tahun. Peningkatan angka kematian akibat asma bronkial dan jumlah rawat inap di lembaga pediatrik juga menjadi perhatian serius. Dalam beberapa tahun terakhir, disfungsi endotel telah menjadi minat besar bagi para peneliti yang mempelajari mekanisme perkembangan asma bronkial. Endotelium adalah lapisan sel tunggal yang sangat terspesialisasi dan aktif secara metabolik yang melapisi semua pembuluh darah tubuh manusia. Sel-sel endotel, yang secara khusus merespons berbagai sinyal molekuler, melakukan berbagai fungsi, termasuk transportasi, penghalang, berpartisipasi dalam metabolisme matriks ekstraseluler, biosintesis berbagai sitokin, angiogenesis, mengatur proses pembekuan darah, tonus vaskular dan reaksi imun-inflamasi, berpartisipasi dalam produksi dan metabolisme oksida nitrat. Endotelium berpartisipasi dalam pengaturan tonus pembuluh darah sistemik dan paru dengan membentuk dan melepaskan zat vasodilator dan vasokonstriktor, khususnya endothelin-1 dan faktor relaksasi yang bergantung pada endothelium - oksida nitrat (NO). Disfungsi endothelium, yang terjadi di bawah pengaruh agen yang merusak (mekanis, infeksius, metabolik, kompleks imun, dll.), secara tajam mengubah arah aktivitas endokrinnya ke arah yang berlawanan: vasokonstriktor, endothelin, koagulan terbentuk. Disfungsi endothelium mengganggu rasio antara NO (agen antiplatelet, antikoagulan, vasodilator) dan peroksinitrat - metabolit NO, yang meningkatkan tingkat stres oksidatif, yang menyebabkan berbagai reaksi patofisiologis. Dalam dekade terakhir, para peneliti telah menekankan efek merusak dari sitokin proinflamasi (IL-1-β, TNF-a, IL-8, dll.) pada endotel vaskular, yang memicu serangkaian proses dari vasokonstriksi lokal dan pelepasan faktor pertumbuhan hingga proses remodeling dinding vaskular. Dalam hal ini, masalah hubungan antara aktivasi imun-inflamasi dan keadaan endotel vaskular pada pasien dengan asma bronkial menjadi perhatian khusus. Disfungsi endotel dianggap sebagai salah satu mekanisme patogenetik yang mungkin untuk perkembangan asma bronkial. Secara morfologis, pasien dengan asma bronkial mengalami peningkatan penampang lapisan submukosa pembuluh darah, peningkatan jumlah pembuluh di dinding saluran pernapasan, dan penebalan intima. Elemen remodeling serupa sudah terdeteksi pada masa kanak-kanak dengan latar belakang asma bronkial ringan.

Mekanisme disfungsi endotel dan remodeling vaskular di saluran pernapasan masih kurang dipahami, yang menjadi prasyarat penelitian kami.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari fungsi endotelium pada anak-anak dengan bronkitis obstruktif berulang dan asma bronkial pada periode eksaserbasi dan remisi.

Sebanyak 147 anak sakit berusia 1-17 tahun diperiksa. Berdasarkan bentuk nosologis dan tingkat keparahan penyakit, anak-anak dibagi menjadi beberapa kelompok: pasien dengan bronkitis obstruktif berulang (kelompok 1), asma bronkial intermiten (kelompok 2), asma bronkial persisten dengan derajat ringan (kelompok 3), asma bronkial persisten dengan tingkat keparahan sedang atau berat (kelompok 4) selama eksaserbasi penyakit (masing-masing subkelompok 1A, 2A, 3A, 4A) dan dalam periode remisi (masing-masing subkelompok 1B, 2B, 3B, 4B).

Kadar endothelin-1 (ET-1) dalam darah ditentukan dengan metode enzyme immunoassay menggunakan reagen standar dari DRG (USA). NO dalam darah ditentukan dengan kadar metabolit akhir (nitrit (NO2)/nitrat (NO3)) dengan metode kalorimetri menggunakan reagen Griess. Ekokardiografi Doppler pada jantung dan pembuluh darah dilakukan pada perangkat ultrasonografi AU 3 Partner dari Esaote Biomedica (Italia) dengan pengukuran tekanan rata-rata di arteri pulmonalis menurut Kitobataka. Kelompok kontrol mencakup 13 anak yang sehat secara praktis pada usia yang sama tanpa tanda-tanda penyakit akut atau kronis apa pun.

Analisis statistik data dilakukan menggunakan paket statistik Excel untuk Windows dan Statistica 7.0 untuk Windows.

Mengingat kurangnya data tentang signifikansi tingkat indikator yang dipilih untuk penelitian pada anak-anak sehat, anak-anak dalam kelompok kontrol diperiksa untuk menentukan parameter normatif.

Periode eksaserbasi asma bronkial dan bronkitis obstruktif berulang ditandai dengan gangguan ventilasi paru dengan tingkat keparahan yang bervariasi. Seperti diketahui, gangguan ventilasi menyebabkan perkembangan hipoksia alveolar, yang tidak dapat tidak mempengaruhi keadaan fungsi endotel.

Ketika menilai parameter selama periode eksaserbasi, kadar faktor vasokonstriktor ET-1 meningkat secara signifikan di semua kelompok dan tertinggi pada kelompok anak-anak dengan asma bronkial berat dan sedang (subkelompok 4A). Perjalanan penyakit pada subkelompok 4A ditandai dengan gangguan ventilasi yang jelas dari tipe obstruktif, yang menyebabkan hipoksia alveolar, yang merupakan pemicu kuat ET-1. Selain peran pemicu hipoksia, kelompok pasien ini ditandai dengan reaksi imunopatologis yang jelas baik dalam intensitas maupun durasi perjalanan penyakit, yang juga berkontribusi pada pelepasan ET-1 yang lebih besar oleh endotel vaskular.

Analisis yang dilakukan terhadap beberapa perbandingan dengan metode Kruskal-Wallis mengungkapkan kriteria H yang sangat signifikan (H = 38,02, p = 0,0001), yang memberikan hak untuk menegaskan bahwa karakteristik statistik kadar ET-1 pada pasien dari berbagai subkelompok selama periode eksaserbasi berbeda secara signifikan satu sama lain, dan kadarnya bergantung pada pasien yang termasuk dalam subkelompok tertentu. Karena pasien dibagi menjadi beberapa kelompok sesuai dengan tingkat keparahan penyakit, kita dapat berbicara tentang adanya hubungan antara kadar ET-1 dan tingkat keparahan penyakit.

Dengan demikian, pada subkelompok 1A, disfungsi endotel ditandai dengan peningkatan sedang pada kadar ET-1 dan penurunan kadar nitrat dan nitrit dalam darah. Pada pasien dalam subkelompok 2A dan 3A (asma bronkial ringan), dengan latar belakang peningkatan sedang pada kadar ET-1 (0,1-0,13 ng/ml), terjadi penurunan kadar nitrit yang dapat diandalkan (4,44-4,64 μmol/l) dibandingkan dengan kontrol dan pemerataan indikator metabolisme NO karena peningkatan relatif pada kadar nitrat (31,54-33,48 μmol/l). Ketidakseimbangan ini dapat dianggap tidak menguntungkan secara prognostik karena fakta bahwa peningkatan kadar nitrat dikaitkan dengan peningkatan peroksidasi lipid, radikal bebas yang sangat aktif, dan peningkatan aktivitas induksi NO sintase (iNOS) pada otot polos vaskular dan makrofag. Pada pasien dalam subkelompok 4A dengan asma bronkial berat, ketidakseimbangan bahkan lebih jelas: dengan latar belakang tingkat ET-1 yang tinggi (hingga 0,2 ng/ml), penghambatan yang lebih jelas terhadap sintase NO endotel (eNOS) dicatat, yang dimanifestasikan oleh penurunan tingkat nitrit (6,19 μmol/l) dan aktivasi iNOS yang nyata, yang mengakibatkan peningkatan tingkat nitrat dan total metabolit NO dibandingkan dengan kelompok kontrol.

Untuk menentukan keberadaan hubungan fungsional antara kadar ET-1 dan indikator yang mencirikan perjalanan penyakit paru obstruktif kronik, digunakan prosedur regresi linier berganda dengan pengecualian bertahap variabel yang tidak signifikan. Sebagai hasil analisis, diperoleh model matematika:

ET-1 = -0,00368+(0,0142 x durasi penyakit) + (0,00532 x PLA), dengan R = 0,672; R2 = 0,525; dbf = 2; F = 8,408; p = 0,001.

Koefisien regresi berganda R mencerminkan adanya hubungan yang signifikan secara statistik antara kadar ET-1 dan variabel independen (durasi penyakit), serta tekanan arteri pulmonalis rata-rata (PLA). Pada saat yang sama, koefisien determinasi R2 memungkinkan untuk menyatakan bahwa peningkatan kadar ET-1 sebesar 52,5% disebabkan oleh perubahan kadar variabel independen persamaan ini, yaitu durasi penyakit (p = 0,008) dan PLA (p = 0,022).

Dengan menilai metabolisme NO melalui metabolit akhirnya (nitrit, nitrat) pada anak-anak dalam subkelompok, dapat dicatat bahwa NO berubah ke arah yang berbeda. Pada pasien subkelompok 1A dengan eksaserbasi bronkitis obstruktif berulang, penurunan kadar metabolit NO - baik nitrit maupun nitrat - dicatat, yang mengindikasikan defisiensi fungsi endotel yang bergantung pada NO, dengan penurunan kadar nitrit yang paling nyata. Pada tahap ini, kadar nitrit darah dianggap sebagai prediktor aktivitas eNOS endotel. Hal ini menunjukkan penghambatan sintetase eNO yang nyata, respons iNO yang lemah.

Selama periode remisi, kadar ET-1 di semua kelompok tetap cukup tinggi dalam kisaran 0,05-0,15 ng/ml dibandingkan dengan kelompok kontrol dan paling tinggi pada subkelompok 4B hingga 0,15 ng/ml. Kadar ET-1 tersebut menunjukkan bahwa subkelompok 4B, dibandingkan dengan subkelompok lain, mempertahankan metabolisme faktor vasokonstriktor (ET-1) tertinggi di endotel vaskular. Hal ini mungkin disebabkan oleh fakta bahwa pasien dengan asma bronkial berat mempertahankan perubahan obstruktif laten dalam fungsi pernapasan eksternal, hipoksia alveolar, yang merangsang pelepasan ET-1 tertinggi oleh sel endotel.

Kriteria Kruskal-Wallis H yang sangat signifikan (H = 34,68, ^ = 0,0001), yang ditetapkan sebagai hasil dari beberapa perbandingan, memberikan hak untuk menegaskan bahwa karakteristik statistik indikator ET-1 dari berbagai subkelompok berbeda secara signifikan satu sama lain, dan levelnya bergantung pada pasien yang termasuk dalam satu atau beberapa kelompok. Jadi, seperti pada periode eksaserbasi, kita dapat berbicara tentang adanya hubungan antara level ET-1 dan tingkat keparahan penyakit.

Analisis tambahan mengenai korelasi antara kadar ET-1 dan indikator perjalanan penyakit paru obstruktif kronik mengungkapkan adanya hubungan langsung yang dapat diandalkan antara kadar ET-1 dan PLA (r = +0,38, p < 0,014) pada pasien dalam masa remisi.

Metabolisme NO pada kelompok yang diteliti berperilaku berbeda. Pada kelompok anak-anak dengan bronkitis obstruktif berulang (subkelompok 1B), peningkatan kadar nitrit darah menjadi 5,48 μmol/l dicatat, meskipun tetap berkurang dibandingkan dengan kelompok kontrol, dan peningkatan yang nyata pada kadar nitrat menjadi 41,45 μmol/l, yang dapat dianggap sebagai respons kompensasi terhadap defisiensi NO endotel. Pada kelompok anak-anak dengan asma bronkial ringan, peningkatan sedang pada nitrit menjadi 5,6-6,45 μmol/l (yang lebih rendah daripada pada kelompok kontrol) dicatat. Ini dapat dianggap sebagai peningkatan aktivitas eNOS dan efek perlindungan metabolit NO. Ketidakseimbangan yang paling menonjol dalam metabolisme NO dicatat pada anak-anak subkelompok 4B, yang memanifestasikan dirinya dalam penurunan kadar nitrit dibandingkan dengan fase eksaserbasi dan peningkatan kadar nitrat. Data ini mungkin menunjukkan penekanan eNOS yang nyata bahkan selama remisi dan aktivitas patologis iNOS yang persisten.

Sebagai hasil dari penelitian yang dilakukan, kesimpulan berikut dapat ditarik.

Pada anak-anak dengan bronkitis obstruktif berulang dan asma bronkial, perubahan kadar faktor yang bergantung pada endotelium (metabolit ET-1 dan NO) terdeteksi tergantung pada stadium dan tingkat keparahan penyakit.

Pada fase akut penyakit, pasien dari semua subkelompok menunjukkan perubahan searah dalam bentuk peningkatan kadar ET-1, dengan perubahan paling nyata pada pasien dengan asma bronkial berat dan sedang hingga kadar 0,2 ng/ml.

Adanya hubungan fungsional antara kadar ET-1 dan indikator yang mencirikan perjalanan penyakit paru obstruktif kronik (durasi penyakit) dan kadar tekanan rata-rata di arteri pulmonalis pada pasien dengan bronkitis obstruktif berulang dan asma bronkial selama eksaserbasi penyakit telah terbukti.

Perubahan kadar metabolit NO (nitrat, nitrit) bersifat multiarah, berupa penurunan nitrit yang terus-menerus pada fase eksaserbasi dan remisi serta peningkatan kadar nitrat terutama pada asma bronkial berat.

Pada pasien dengan bronkitis obstruktif berulang dan asma bronkial, ditemukan adanya disfungsi endotel, dan lebih jelas pada pasien dalam tahap akut, yang dimanifestasikan dalam bentuk vasokonstriksi, peningkatan rata-rata PLA dan tingkat ET-1, yang sintesisnya diinduksi oleh hipoksia dan reaksi patoimunologis. Pada saat yang sama, kadar rendah metabolit NO (nitrit) dikaitkan dengan penghambatan sintetase NO endotel, dan peningkatan kadar nitrat dikaitkan dengan produksi NO patogenik (NO yang dapat diinduksi), yang dapat berfungsi sebagai faktor yang menyebabkan kerusakan endotel dan pemeliharaan proses patologis di paru-paru.

VV Polyakov, Prof. AS Senatorova. Signifikansi klinis disfungsi endotel pada anak-anak dengan bronkitis obstruktif berulang dan asma bronkial // Jurnal Medis Internasional No. 4 2012

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]