Comparative assessment of leukotriene levels in different forms of rhinitis


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2020.10.120-124

E.A. Orlova (1), E.M. Kostina (1), O.A. Kulikova (1), O.A. Levashova (2), S.A. Sokolov (3)

1) Penza Institute for Advanced Medical Education – Branch of the Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Penza, Russia; 2) Penza State University, Penza, Russia; 3) OOO “Ergomed Clinical Research”, Moscow, Russia
Background. Leukotrienes (LT) as the products of the lipoxygenase mechanism of the metabolism of arachidonic acid play a significant role in the development of the inflammatory response in allergic rhinitis (AR) and AR in combination with chronic rhinosinusitis of bacterial etiology (CRSBE).
Objective. Comparative assessment of the role of leukotrienes LT C4, D4, E4 and LT B4 in AR and AR with CRSBE.
Methods. 83 patients with the studied forms of rhinitis aged 18 to 55 years were examined (40 patients with AR, 43 patients with AR with CRSBE). The control group included 27 apparently healthy individuals. The plasma LT levels were determined by enzyme immunoassay. In order to determine the threshold values of LT C4, D4, E4 and LT B4 levels in AR and AR with CRSBE, an ROC analysis was performed.
Results. The total LT C4, D4, E4 levels are of decisive importance in the development and maintenance of the allergic mechanism of inflammation, while LTB4 predominates in the formation of a purulent-inflammatory process in these forms of rhinitis. In AR and AR with CRSBE, a high level of total LT C4, D4, E4 (3.60±0.18 ng/ml and 3.25±0.16 ng/ml, respectively) was observed in comparison with the indicators of the control group (0.64±0.12 ng/ml; p<0.05). The LTB4 level was significantly increased only in patients with AR with CRSBE, amounting to 14.43±0.57 ng/ml (p<0.05), while in AR this indicator did not differ from the values in the control group (1.89±0.19 and 1.52±0.21 ng ml, respectively). The ROC analysis of the LT level showed that the threshold value of the LT C4, D4, E4 was 1.53 ng/ml between AR patients and healthy ones (test sensitivity 95.0%, specificity 96.3%); 1.47 ng/ml between AR patients with CRSBE and healthy ones (test sensitivity 95.3%, specificity 96.3%). For LTB4, the threshold value was 6.24 ng/ml between AR patients and AR patients with CRSBE (test sensitivity 95.3%, specificity 100.0%); 5.74 ng/ml between AR patients with CRSBE and healthy ones (test sensitivity 97.7%, specificity 100.0%).
Conclusion. LT make a significant contribution to the development of an inflammatory response in the nasal mucosa in AR and AR with CRSBE. A significant role of total LT C4, D4, E4 was revealed both in AR and AR with CRSBE. These LT are responsible for the allergic component of the inflammatory response, which is consistent with the literature data. The level of LTB4, which directly supports the infectious component of inflammation in the mucous membrane of the upper respiratory tract, is elevated only in AR with CRSBE.
Keywords: allergic rhinitis, inflammation, infection, chronic rhinosinusitis, leukotrienes C4, D4, E4, leukotriene B4

Введение

Риниты являются широко распространенными заболеваниями и представляют собой междисциплинарную проблему, в решении которой принимают участие врачи различных специальностей. Диагноз «ринит» рассматривается как обобщающий термин для разных форм заболевания.

Аллергический ринит (АР) и хронический риносинусит (ХРС) – многофакторные хронические воспалительные заболевания верхних дыхательных путей, имеющие высокую распространенность и большое разнообразие проявлений [1]. Известно, что помимо простого АР в практике врача достаточно часто встречаются его осложненные формы. АР и ХРС бактериальной этиологии часто могут сочетаться друг с другом, усложняя дифференциальную диагностику данных состояний. Так, по данным литературы, почти у 41% пациентов с АР имеется его сочетание с ХРС бактериальной этиологии [2]. АР, осложненный хронической инфекцией верхних дыхательных путей, характеризуется более тяжелыми клиническими проявлениями, длительным течением, устойчивостью к фармакотерапии, проведение аллерген-специфической иммунотерапии данной категории пациентов затруднены [3]. По сравнению с неосложненным АР патогенетические аспекты сочетанной формы заболевания изучены в меньшей степени. Известно, что в развитии воспалительной реакции со стороны слизистой оболочки носа принимают участие продукты метаболизма арахидоновой кислоты – LT [4, 5].

Общий биологический эффект LT заключается в непосредственном участии в сложных биохимических реакциях аллергической и инфекционной воспалительной альтерации [6, 7]. Биологическая роль LT чрезвычайно многообразна, и хорошо известно, что они являются ведущим медиатором поздней фазы аллергического воспаления, которая определяет основные симптомы ринита. LT представляют собой группу производных 5-липоксигеназного метаболизма арахидоновой кислоты. В зависимости от химической структуры и биологической активности LT подразделяются на двакласса: цистеиниловые LT (C4, D4, E4) и дигидрокси-LT (В4) [8]. Способность продуцировать высокие концентрации LT из производных арахидоновой кислоты присуща главным образом различным типам лейкоцитов [8, 9]. Клетки синтезируют LT C4, D4, E4 и LT В4 в различных соотношениях. Эозинофилы, базофилы, тучные клетки синтезируют преимущественно LT С4, в то время как нейтрофилы – LT В4 [10]. Высвобождающиеся LT оказывают различные патофизиологические эффекты и играют важную роль в развитии воспалительных реакций со стороны слизистой оболочки носа. Так, например, LT С4 и LT D4 вызывают спазм гладких мышц, повышают сосудистую проницаемость, резко усиливают выделение слизи и участвуют в формировании эозинофильного воспаления [11, 12]. LT В4 оказывает выраженное хемотаксическое действие, преимущественно на полиморфноядерные лейкоциты и эозинофилы. Считается, что, являясь мощным медиатором и хематтрактантом для полиморфноядерных лейкоцитов, особенно нейтрофилов, ЛТ В4 играет важную роль в развитии гнойного воспаления [9, 13–16]. Нейтрофильная инфильтрация в очаге воспаления в дальнейшем ведет к отеку и гиперальгезии [8]. Продукция провоспалительных медиаторов, в частности LT, привлечение иммуноцитов в очаг обусловливают проявление всех признаков воспаления слизистой оболочки носа [17]. Имеет значение и взаимодействие LT В4 с иммунокомпетентными клетками. Например, этот ЛТ регулирует механизм выработки интерферона, стимулируя как Т-хелперы (CD4+), так и Т-супрессоры (CD8+) [6]. Есть данные о стимуляции LT В4 продукции провоспалительных интерлейкинов 1 и 2 [9].

Таким образом, при АР и АР в сочетании с ХРС бактериальной этиологии (ХРСБЭ), которые отличаются клиническими проявлениями, характером воспаления, различным ответом на проводимую терапию, теоретически можно предположить различный вклад LT C4, D4, E4 и LT В4 в патогенез заболеваний. На данный момент мало изучен вопрос, какие LT имеют наибольшую патогенетическую значимость при сочетанной форме ринита (АР с ХРСБЭ), поэтому интерес к оценке LT при этом состоянии сохраняется.

В связи с этим, рассматривая патогенез различных форм ринита, несомненный интерес представляет сравнительная оценка роли лейкотриенов LT C4, D4, E4 и LT В4 в развитии воспаления при АР и АР с ХРСБЭ. Проведение сравнительного анализа уровней LT при данных формах ринитов внесет существенный вклад в понимание ряда патогенетических аспектов формирования воспалительной реакции и позволит совершенствовать дифференцированные подходы к диагностике и лечению АР.

Цель исследования

Сравнительная оценка уровней суммарных LT С4, D4, Е4 и LT В4 при АР и АР с ХРСБЭ.

Методы

Обследованы 83 больных с изучаемыми формами ринита в возрасте от 18 до 55 лет, в т.ч. пациентов с АР – 40 человек, с АР и ХРСБЭ – 43 человека. В качестве группы сравнения обследованы 27 практически здоровых испытуемых, сопоставимых по возрасту и полу с изучаемыми группами. Исследования проведены на кафедре аллергологии и иммунологии ГБОУ ДПО ПИУВ – филиала ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России и клинических базах кафедры аллергологии и иммунологии: ГБУЗ «Клиническая больница № 4», г. Пенза, иммуно-биохимическая лаборатория ГБУЗ «Пензенский городской родильный дом».

Диагнозы АР и АР с ХРСБЭ устанавливались в соответствии с критериями клинических рекомендаций по АР и Европейского согласительного документа по риносинуситу и назальным полипам [18, 19]. Для верификации диагноза всем больным проводились полное клиническое, инструментальное и аллерго-иммунологическое обследования.

Критерии включения в исследование: больные с диагнозами АР и АР с ХРСБЭ со среднетяжелым течением вне обострения, возраст от 18 до 55 лет, информированное согласие пациентов на участие в исследование.

Критерии исключения: легкая и тяжелая степени тяжести АР и АР с ХРСБЭ, обострение заболевания на момент осмотра, тяжелая декомпенсированная соматическая патология, беременность и период лактации, нежелание участвовать в исследовании.

Определение уровней суммарных LT C4, D4, E4 и LT В4 у больных с данными формами заболеваний и у здоровых испытуемых проводилось в плазме крови методом иммуноферментного анализа реактивами фирмы «Neogencorporation» (США). Статистическая обработка результатов исследования проводилась с использованием методов непараметрического анализа посредством программного обеспечения Statistica 6.0 (StatSoft, USA). Совокупности количественных показателей описывались при помощи значений медианы (Me), нижнего и верхнего квартилей. При сравнении двух выборочных средних показателей в группах использовались критерии Манна–Уитни. Различия между группами считались достоверными при p<0,05. С целью определения пороговых значений уровня изучаемых показателей был проведен RОС-анализ.

Результаты

При сравнительном анализе полученных данных выявлено достоверное увеличение уровня LT C4, D4, E4 у больных АР и LT C4, D4, E4 и LT В4 у больных АР с ХРСБЭ по сравнению со здоровыми лицами. Наибольшее значение суммарных LT C4, D4, E4 наблюдалось в группе больных АР по сравнению с контрольной группой (3,60±0,18 против 0,64±0,12 нг/мл; р<0,05). У пациентов с АР и ХРСБЭ уровень суммарных LTC4D4E4 был также повышен по сравнению с контрольной группой и составил 3,25±0,16 нг/мл (р<0,05). Однако различий в уровне суммарных LT C4, D4, E4 у пациентов с АР и АР с ХРСБЭ не было выявлено различий (р>0,05; см. таблицу). Согласно нашим данным, уровень LT С4, D4, Е4 в группе АР был в 5,6, а в группе АР с ХРСБЭ – в 5,1 раза выше, чем в контрольной группе. Подчеркивая роль суммарных LT C4, D4, E4 в патогенезе воспалительной реакции у пациентов с АР и АР с ХРСБЭ, можно констатировать, что аллергический механизм, опосредованный данными медиаторами, имеет определяющее и ведущее значение при обеих формах ринита.

122-1.jpg (57 KB)

При анализе уровня LT В4 в изучаемых группах было установлено, что данный показатель значительно выше у больных АР с ХРСБЭ по сравнению с АР и контрольной группой (р<0,05). По нашим данным, средний уровень LT В4 в группе больных АР с ХРСБЭ составил 14,43±0,57 нг/мл, а у здоровых лиц – 1,52±0,21 нг/мл (р<0,05). В группе больных АР уровень LT В4 практически не был повышен по сравнению с группой здоровых испытуемых и составил 1,89±0,19 нг/мл (р>0,05; см. таблицу). Уровень LT В4 при АР с ХРСБЭ был в 9,5 раз выше, чем в контрольной группе. Полученные данные подтверждают определяющую роль LT В4 в патогенезе воспаления при с АР с ХРСБЭ. Проведенное сравнение по данному показателю позволяет констатировать, что только лишь при АР с ХРСБЭ в механизм воспалительной реакции включается этот медиатор, обусловливающий гнойно-воспалительный компонент патологического процесса.

Таким образом, продукция суммарных LT C4, D4, E4 увеличивалась как при АР, так и при АР с ХРСБЭ по сравнению со здоровыми, в то время как продукция LTВ4 возрастала только при АР с ХРСБЭ.

В настоящее время существует настоятельная необходимость в применении методологических подходов, позволяющих количественно оценивать чувствительность и специфичность тестов для диагностики заболевания. В связи с этим нами был проведен ROC-анализ уровней LT C4, D4, E4 и LT В4 с целью определения их пороговых значений при разных формах ринита.

ROC-анализ позволил определить пороговые значения LT С4, D4, Е4, выше которых располагаются показатели, характерные для больных АР, а также пациентов с АР и ХРСБЭ по сравнению со здоровыми лицами, а также пороговые значения LT В4, выше которых будут располагаться показатели, характерные для пациентов с АР и ХРСБЭ по сравнению с показателями при АР, а также у здоровых лиц.

Для определения пороговых значений проверяются условия максимальных чувствительности и специфичности теста, а также баланса чувствительности и специфичности. Затем для анализируемых параметров выбирается значение с максимальным уровнем чувствительности и/или специфичности.

Проведенный RОС-анализ позволил выявить следующие пороговые значения исследованных LT:

1. LT C4, D4, E4:

  • 1,53 нг/мл между больными АР и здоровыми лицами (чувствительность теста – 95,0%, специфичность теста – 96,3%);
  • 1,47 нг/мл между больными АР с ХРСБЭ и здоровыми лицами (чувствительность теста – 95,3%, специфичность теста – 96,3%).

2. LT B4:

  • 6,24 нг/мл между больными АР и больными АР с ХРСБЭ (чувствительность теста – 95,3%, специфичность теста – 100,0%);
  • 5,74 нг/мл между больными АР с ХРСБЭ и здоровыми лицами (чувствительность теста – 97,7%, специ-фичность теста – 100,0%).

Определение уровней LT C4, D4, E4 и LT В4 является безопасным и надежным способом выявления механизма воспаления в патогенезе ринитов. Определение их уровня может быть использовано с целью дифференциального диагноза, а также при выборе метода лечения и как критерий его эффективности.

Обсуждение

Ключевую роль в патогенезе воспаления при АР и АР с ХРСБЭ играют суммарные LTC4D4E4, которые являются мощным воспалительными медиатором. Полученные нами данные подтверждают ведущую роль цистениловых LT C4, D4, E4 в механизме аллергического воспаления, которое лежит в основе патогенеза как АР, так и АР с ХРСБЭ. При данных формах ринита изменяется метаболизм арахидоновой кислоты, образуются ее метаболиты, ответственные за основные симптомы этих заболеваний. Полученные результаты согласуются с литературными данными [20, 21]. Именно LT C4, D4, E4 вызывают классические симптомы ринита (отек, гиперсекреция слизи, заложенность носа). Выявлено, что в развитии АР с ХРСБЭ также участвует LT В4, что говорит о сочетанном патогенетическом механизме – аллергическом и инфекционном. В патогенезе АР с ХРСБЭ немаловажную роль играет инфекция, выступающая в роли суперантигена, который приводит к развитию и поддержанию инфекционной и аллергической реакции [23]. Наше исследование показало значимую роль в развитии АР с ХРСБЭ как суммарных LT C4, D4, E4, так и LT В4, в отличие от АР, при котором значение имеет лишь повышение цистеиниловых LT. Сочетание двух механизмов, аллергического и инфекционного, генерацию и поддержание которых обусловливает выброс ряда метаболитов арахидоновой кислоты, возможно, способствует формированию тяжелого течения АР с ХРСБЭ. В ответ на бактериальные патогены усиливается выработка LT B4, который, являясь мощным хемоаттрактантом и активатором нейтрофилов, способствует поддержанию гнойно-воспалительного процесса в слизистой оболочке носа [14, 22]. Повышенный уровень LT В4 характерен только для АР с ХРСБЭ, что подтверждено нашим исследованием и согласуется с данными литературы.

Заключение

Таким образом, LT имеют важное значение в патогенезе развития воспалительной реакции при АР и АР с ХРСБЭ. В основе АР с ХРСБЭ определяющую роль играет LT В4, который непосредственно поддерживает гнойно-воспалительный процесс в верхних дыхательных путях, а также суммарные LT C4, D4, E4, которые определяют аллергический механизм воспаления. При АР без ХРСБЭ важное значение имеют только цистеиниловые LT, а LT В4 не включается в патогенез заболевания.

Полученные данные о пороговых значениях LT при разных формах ринита могут являться дополнительным диагностическим критерием и будут способствовать разработке дифференцированного подхода к лечению АР и АР с ХРСБЭ.


About the Autors


Corresponding author: Ekaterina A. Orlova, Professor at the Department of Allergology and Immunology, Penza Institute for Advanced Medical Education – Branch of the Russian Medical Academy of Continuous Professional Education, Penza, Russia; e-mail: lisaol@yandex.ru
Address: 8A, Stasova str., Penza 440060, Russian Federation


Бионика Медиа