Молекулярные механизмы патогенеза хронического обструктивного бронхита

Профессор А. М. Попкова, академик РАМН, профессор Е. И. Соколов
Кафедра внутренних болезней № 3 с курсами эндокринологии и профпатологии МГМСУ

Хронический обструктивный бронхит (ХОБ) является неоднородной группой патологических состояний, распространенность, тяжесть течения и трудности лечения которых обусловливают не ослабевающий интерес клиницистов-пульмонологов, специалистов смежных областей и ученых. Успешное лечение различных клинико-патогенетических вариантов ХОБ предполагает расширение представлений врача о сложнейших интимных механизмах патогенеза, в том числе и на молекулярном уровне.
Для выяснения молекулярных механизмов, лежащих в основе патогенеза хронического обструктивного бронхита (ХОБ) нами было проведено изучение закономерностей изменения рецепторного аппарата при данном заболевании. Для исследования был избран радиорецепторный метод, позволяющий изучать не только количественные (концентрация рецепторов), но и качественные (аффинность рецепторов) изменения. Исследование рецепторов осуществлялось в биоптатах слизистой бронхиального дерева и тромбоцитах, участвующих в сосудистых микроциркуляторных реакциях. Данное исследование было проведено при участии кандидата медицинских наук И. В. Минаева и профессора Н. П. Породенко.
ЗАКОНОМЕРНОСТИ СВЯЗЫВАНИЯ ЛИГАНДОВ
С РЕЦЕПТОРАМИ
Нами было обследовано 42 больных, из которых ХНБ установлен у 12 больных и ХОБ – у 30 больных. При этом I группу – с превалированием воспалительных изменений – составили 11 человек, II группу – с воспалительно-склеротическими изменениями – 9 человек и III группу – с превалированием склеротических изменений – 10 человек.
В результате изучения концентрации и аффинности имипраминовых рецепторов тромбоцитов, а также серотониновых, b2-адренорецепторов, М-холинорецепторов и Н2-гистаминовых рецепторов слизистой бронхиального дерева было установлено, что во всех случаях сродство (аффинность) рецепторов не зависит от типа и течения ХБ. При этом практически у всех больных наблюдается изменение количества мест связывания лигандов с рецепторами, что позволяет сделать вывод о том, что изменения рецепторного аппарата при хроническом бронхите носят не наследственный, а приобретенный характер. Действительно, как описано в литературе (Варфоломеев С. Д., Гуревич К. Г., 1999), изменение сродства рецепторов обычно наблюдается при генетически обусловленных нарушениях синтеза рецепторного белка, а количества мест связывания лигандов с рецепторами чаще встречается при функциональных изменениях рецепторного аппарата. Поэтому можно предположить, что обнаруженные изменения тесно связаны с патогенезом хронического бронхита, но нельзя исключить влияния предшествующей медикаментозной терапевтической детерминации.
Для статистического подтверждения значимости числа мест связывания лигандов с рецепторами нами проведены соответствующие исследования, результаты которых представлены на рис. 1.
Как следует из данных, приведенных на рис. 1(а), во всех случаях число мест связывания лигандов имипраминовыми рецепторами (в дальнейшем – число рецепторов) при ХОБ больше нормальных величин. При этом минимальное число имипраминовых рецепторов наблюдается при необструктивном бронхите и воспалительно-склеротической форме обструктивного хронического бронхита. Количество мест связывания лигандов имипраминовыми рецепторами повышается примерно вдвое (рис. 1(а)) при воспалительном и склеротическом варианте течения обструктивного хронического бронхита.
Известно, что концентрация рецепторов может увеличиваться при недостатке эндогенного или экзогенного лиганда или уменьшаться при его избытке (Варфоломеев С. Д., Гуревич К. Г., 1999). Поэтому повышение числа имипраминовых рецепторов может наблюдаться при недостатке эндогенных аналогов имипрамина, и, наоборот, уменьшение числа имипраминовых рецепторов может быть вызвано наличием избытка их лигандов в микроокружении рецепторов, что может быть обусловлено применением трициклических антидепрессантов и седативных препаратов при лечении таких больных для снятия синдромов тревоги и депрессии. Интересно отметить тот факт, что в настоящее время принято считать тромбоцитарные имипраминовые рецепторы адекватной экстрацеребральной моделью центральных имипраминовых рецепторов, являющихся специфическими центрами связывания трициклических антидепрессантов (Сергеев П. В., Шимановский Н. Л., 1987). С другой стороны, в работе (Rosel P. et al, 1997) радиорецепторным методом доказано увеличение числа имипраминовых рецепторов тромбоцитов, что подтверждает наши рассуждения. Изменение числа имипраминовых рецепторов тромбоцитов может отражать изменения со стороны микроциркуляции. Данное изменение могло быть вызвано активацией циклического 3`, 5` гуанозинмонофосфата кислых гликозидаз, которые модифицируют структуру гликопротеидного имипраминового рецептора (Никулин К. Г. и др., 1979; Петрович Ю. А., Трусова Н. Н., 1987).
Аналогично имипраминовым рецепторам тромбоцитов изменяется число мест связывания лигандов b2-адренорецепторами (рис. 1(б)). Минимальное число адренорецепторов наблюдается при необструктивных формах хронического бронхита и в группе с воспалительно-склеротической формой заболевания. Максимальное – при воспалительной и склеротической форме обструктивного бронхита. Как было установлено при морфологическом исследовании, b-адренергический препарат обзидан вызывает десквамацию и деструкцию эпителия бронхов, выраженную в определенных участках. С другой стороны, увеличение числа b-адренорецепторов наблюдается при формах ХОБ, сопровождающихся наиболее выраженными морфологическими изменениями эпителия бронхов, что, возможно, связано с изменением b-адренорецепторов и является отражением нарушения трофической функции вегетативной нервной системы.
Иначе, чем имипраминовые рецепторы тромбоцитов и b2-адренорецепторы, ведут себя серотониновые и М-ацетилхолиновые рецепторы (рис. 1 (в) и (г)). Число мест связывания лигандов серотониновыми рецепторами закономерно убывает по мере возрастания тяжести бронхита: максимальное число – при необструктивном бронхите, чуть меньше – при воспалительной форме обструктивного бронхита, еще меньше – при воспалительно-склеротическом варианте ХОБ. Минимальное количество серотониновых рецепторов наблюдается при склеротической форме ХОБ. Известно, что серотонин оказывает стимулирующее воздействие на гладкую мускулатуру бронхов и при некоторых патологических состояниях может привести к развитию бронхоспазма, сопровождающегося приступами бронхиальной обструкции (Сергеев П. В., Галенко-Ярошевский П. А., Шимановский Н. Л., 1996). Поэтому можно предположить, что снижение числа мест связывания лигандов серотониновыми рецепторами в процессе развития ХОБ является своеобразной защитной реакцией организма, позволяющей предотвратить бронхоспазм. Однако необходимо отметить, что во всех изучаемых нами группах больных число мест связывания лиганда серотониновыми рецепторами в несколько раз превышает нормальные величины, что, в свою очередь, может быть одним из механизмов, провоцирующих бронхоспазм.
Число мест связывания лигандов ацетилхолиновыми и серотониновыми рецепторами закономерно убывает по мере утяжеления заболевания. При этом во всех исследованных случаях связывания лигандов М-холинорецепторами в несколько раз превышает нормальные величины. Можно предположить, что изменения числа М-холинорецепторов и серотониновых рецепторов отражает нарастание склеротических изменений по мере утяжеления ХОБ.
Анализ числа RH1 (рецепторов к гистамину Н1) показал, что их количество изменяется соответственно тяжести заболевания. Наименьшее их содержание обнаружено при ХНБ, наибольшее – при склеротической форме ХОБ. Вероятно, у больных с ХОБ генетически детерминировано преобладание RH1 рецепторов, что и обуславливает возникновение бронхоспазма. Это согласуется с результатами определения функциональной активности супрессоров, индуцированных гистамином, которая значительно снижена у больных с обструктивным синдромом, что возможно только при преобладании RH1 рецепторов на лимфоцитах.
Таким образом, на данном этапе исследования было показано, что изменение числа мест связывания лигандов рецепторами закономерно связано с тяжестью заболевания, что дает все основания считать, что изменения их числа – неотъемлемая часть патогенеза ХОБ.
Природа изменения числа рецепторов не ясна. Возможно, это результат медикаментозной терапии до поступления больного в стационар. Возможно, это следствие изменения концентрации соответствующих биологически активных веществ, которое вызвано развитием заболевания. Также нельзя исключить и структурные изменения стенки бронха. Существенно, что закономерности изменения концентрации серотониновых и ацетилхолиновых рецепторов и b2-адренорецепторов и имипраминовых рецепторов однонаправлены.
Таким образом, число мест связывания лигандов b2-адренорецепторами и М-холинорецепторами возрастает при воспалительной форме ХОБ и убывает по мере нарастания склеротических изменений. Видимо, указанные изменения отражают склеротические процессы в слизистой оболочке бронхиальной стенки, так как указанные рецепторы локализуются в первую очередь в стенках мелких бронхов (Сергеев П. В., Шимановский Н. Л., 1987).
Изменение числа мест связывания лигандов имипраминовыми рецепторами тромбоцитов наиболее выражено при склеротической и воспалительной форме ХОБ. По всей видимости, это связано с наиболее глубокими изменениями микроциркуляции при этих формах ХОБ, также нельзя исключить влияние психо-эмоциональной сферы на состояние имипраминовых рецепторов, что нередко требовало применения медикаментозной коррекции (например, антидепрессантов).

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЧИСЛА МЕСТ СВЯЗЫВАНИЯ ЛИГАНДОВ РЕЦЕПТОРАМИ С ЭНДОСКОПИЧЕСКОЙ КАРТИНОЙ У БОЛЬНЫХ ХНБ И ХОБ
Для определения функциональных связей между изменениями состояния рецепторного аппарата и бронхоскопическими показателями воспаления, представленными в виде индекса воспаления (ИВ) и предложенного нами индекса необратимых изменений (ИНИ), был проведен корреляционный анализ.
В общей группе больных (табл. 1(I)) были обнаружены однонаправленные корреляции между числом мест связывания лигандов имипраминовыми рецепторами тромбоцитов и цветом, количеством секрета и индексом воспаления. Число мест связывания лигандов серотониновыми рецепторами коррелировало с количеством, типом и консистенцией секрета, с распространенностью процесса, атрофией, индексом воспаления, индексом необратимых изменений. При этом все коэффициенты корреляции были отрицательными. Количество мест связывания лигандов b2-адренорецепторами имело также отрицательную корреляцию с консистенцией секрета. Число М-холинорецепторов имело слабовыраженную корреляцию с распространенностью процесса и индексом воспаления. Число гистаминовых рецепторов коррелировало с выраженностью отека, консистенцией секрета, дискинезией и индексом необратимых изменений.
Для того, чтобы выявить функциональные взаимосвязи между изучаемыми показателями в зависимости от тяжести течения заболевания, были рассчитаны коэффициенты корреляций для каждой из форм ХОБ. Оказалось, что при воспалительной форме заболевания обнаруженные при бронхоскопии изменения бронхо-легочного аппарата теснейшим образом совпадают с изменением имипраминовых рецепторов и b2-адренорецепторов (табл. 1(II)).
При этом с числом мест связывания лигандов b2-адренорецепторами коррелировали все показатели воспаления, с числом мест связывания лигандов имипраминовыми рецепторами – практически все показатели воспаления и необратимых изменений. Обнаруженные корреляции позволяют сделать вывод о том, что чем более выражено воспаление, тем больше связывание лигандов b2-адренорецепторами и имипраминовыми рецепторами. Это увеличение со стороны b2-адренорецепторов является неблагоприятным фактором для прогноза течения ХОБ; данные рецепторы опосредуют бронхоспазм (Сергеев П. В., Шимановский Н. Л., 1987), что ухудшает бронхиальную проходимость. С другой стороны, такое же увеличение со стороны имипраминовых рецепторов тромбоцитов может отражать существенные нарушения микроциркуляции.
Также при воспалительной форме ХОБ наблюдались корреляции между связыванием лигандов серотониновыми рецепторами и выраженностью отека, консистенцией секрета и индексом воспаления. Примечательно, что в отношении ацетилхолиновых рецепторов существенную корреляцию ни с одним из изучаемых показателей не удалось выявить.
Совершенно иная картина наблюдалась при воспалительно-склеротической форме хронического обструктивного бронхита (табл. 1(III)). Число мест связывания лигандов серотониновыми рецепторами имело обратные корреляции с консистенцией секрета и индексом воспаления. Однако, этот параметр b2-адренорецепторов стал менее связанным с показателями воспаления, при этом корреляции имели отрицательное значение. Вместе с тем появились корреляции числа лигандов, связанных этими рецепторами с дискинезией, атрофией и индексом необратимых изменений. По сравнению с ранее рассмотренной группой, сохранились практически все корреляционные связи имипраминовых рецепторов с показателями воспаления и необратимых изменений, однако, многие корреляции изменили свой знак (то есть “+” на “–”). Появились корреляции между числом мест связывания лигандов ацетилхолиновыми, гистаминовыми рецепторами и изучаемыми показателями эндоскопической картины. Обнаруженные корреляции позволяют сделать вывод о том, что в отличие от воспалительного варианта течения ХОБ, при воспалительно-склеротической форме этого заболевания число мест связывания лигандов рецепторами наблюдается при минимально выраженных воспалительных изменениях. По-видимому, можно считать, что молекулярные механизмы нарушений в слизистой бронхиального дерева и тромбоцитах при различных формах ХОБ различны. Это неудивительно, так как слизистая бронхов непосредственно патологически изменяется, а тромбоциты косвенно отражают эти нарушения легочной ткани.
Наибольшее число значимых корреляций наблюдалось при склеротической форме хронического обструктивного бронхита (табл. 1(IV)). Как известно (Гуревич К. Г, Торопов А. В., Кост Н. В., 1998), системы с большим числом коррелятивных связей являются “жесткими”, имеют ограниченные возможности для адаптации к изменяющимся условиям внешней или внутренней среды. Действительно, склеротическая форма – клинически наиболее тяжелая, исход ее предопределен (эмфизема, выраженные необструктивные изменения, как в бронхах, так и в паренхиме легких).
Наблюдаются значимые корреляции числа мест связывания лигандов имипраминовыми рецепторами тромбоцитов практически со всеми показателями воспаления и необратимых изменений. Интересно, что когда параметры имипраминовых рецепторов имеют обратные корреляции с показателями воспаления и необратимых изменений, параметры b2-адренорецепторов также имеют обратные корреляции. Обратные связи секреторных показателей и дискинезии подтверждают нарушение как дренажной функции легких, так и микроциркуляции. Однонаправленный “параллелизм” изменения коэффициентов корреляции наблюдается и для серотониновых и М-холинорецепторов.
Таким образом, на основе анализа функциональных связей бронхоскопических показателей и также числа мест связывания лигандов рецепторами был обнаружен своеобразный “параллелизм” изменений параметров имипраминовых рецепторов тромбоцитов и b2-адренорецепторов легких, а также серотониновых рецепторов и ацетилхолиновых рецепторов. Напомним, что подобный “параллелизм” был отмечен нами при сравнении средних величин числа рецепторов в зависимости от фазы заболевания. Точно также, как и в предыдущем случае, этот “параллелизм” наиболее выражен при воспалительной и склеротической форме острого бронхита.
Итак, проведенный корреляционный анализ показателей функциональных связей числа мест связывания лигандов рецепторами с бронхоскопической картиной в зависимости от варианта течения ХОБ, дает основание для предположения о различии молекулярных механизмов развития форм этого заболевания. Кроме того, необходимо отметить, что были обнаружены изменения рецепторного аппарата, отражающие изменения, как со стороны слизистой оболочки бронхиального дерева, так и микроциркуляции.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ЧИСЛА МЕСТ СВЯЗЫВАНИЯ ЛИГАНДОВ С РЕЦЕПТОРАМИ И ПОКАЗАТЕЛЯМИ ЛИПИДНОГО ОБМЕНА
Для выяснения взаимосвязи функции рецепторов с другими молекулярными механизмами воспалительных и склеротических процессов нами был проведен анализ их коррелятивных связей с показателями липидного обмена, перекисного окисления липидов и протеазной активности крови. При воспалительной форме ХОБ число мест связывания имипрамина имипраминовыми рецепторами имеет обратные корреляции с содержанием DK плазмы, MDA эритроцитов, коэффициентом атерогенности, уровнем холестерина ЛПНП, прямого с содержанием триглицеридов и холестерина ЛПОНП (табл. 2(I)).
Положительные корреляции наблюдались с содержанием ингибитора трипсиноподобных ферментов, активностью липазы и количеством триглицеридов. Параметры связывания лигандов b2-адренорецепторами коррелировали с трипсиноподобной активностью протеиназ, концентрацией общих липидов, триацилглицеридов, ЛПНП и общего холестерина со знаком “плюс” и со знаком “минус” с MDA плазмы. Параметры серотониновых рецепторов имели обратную корреляцию с MDA плазмы и положительные корреляции с активностью трипсиноподобными протеиназами, содержанием триглицеридов, ЛПНП, общего холестерина, холестерина ЛПВП. Число ацетилхолиновых рецепторов имело однонаправленные корреляции с DK эритроцитов, DK плазмы, трипсином, общими липидами, общим холестерином и прямые корреляции с АОА, b-ЛП и ХС-ЛПОНП. Таким образом, при воспалительной форме хронического обструктивного бронхита были обнаружены тенденции к “параллелизму”, но не был достоверно обнаружен “параллелизм” изменений числа мест связывания лигандов серотониновыми и ацетилхолиновыми рецепторами и b2-адренорецепторами и имипраминовыми рецепторами в случае исследования функциональных связей между числом связанных рецепторов и показателями липидного обмена.
Иная картина наблюдалась при склеротической форме ХОБ с большей давностью заболевания и возрастом (табл. 2 (II)). Число мест связывания лигандов имипраминовыми рецепторами тромбоцитов и b2-адренорецепторами легких имело обратные корреляции с содержанием АОА, DK плазмы, ингибитора трипсина, прямые корреляции – с уровнем DK эритроцитов. Также наблюдались слабая корреляция параметров имипраминовых рецепторов с количеством MDA эритроцитов, слабая обратная корреляция параметров b2-адренорецепторов с активностью липазы, содержанием ингибитора трипсина, общего холестерина, холестерином ЛПНП и обратная корреляция средней силы с коэффициентом атерогенности. Параметры серотониновых рецепторов и М-холинорецепторов имели обратные корреляции с АОА, содержанием ингибитора протеазной активности, коэффициентом атерогенности, прямые – с содержанием DK эритроцитов. Также параметры серотониновых рецепторов имели положительную корреляцию с количеством общих липидов и отрицательную с уровнем триглицеридов и холестерином ЛПОНП, а ацетилхолиновые рецепторы – обратные корреляции с содержанием DK плазмы и общего холестерина. Таким образом, при склеротической форме заболевания наблюдается “параллелизм”, хотя и слабо выраженный, между изменениями показателей липидного обмена и числом мест связывания лигандов имипраминовыми и b2-адренорецепторами и параметрами серотониновых и ацетилхолиновых рецепторов, что было связано с изменениями не только показателей липидного обмена, но и перекисного окисления липидов, трипсина и протеазной активности крови.
Таким образом, проведенный анализ показал зависимость функциональных связей числа мест связывания лигандов рецепторами с показателями липидного обмена от варианта течения ХОБ. Примечательно, что наблюдаются связи, как с рецепторами слизистой бронхиального дерева ткани, так и с тромбоцитарными рецепторами. Полученные данные позволяют сделать вывод о различии молекулярных механизмов патологии при разных вариантах течения ХОБ.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВЯЗИ РЕЦЕПТОРОВ С ПРОГНОЗОМ ЗАБОЛЕВАНИЯ
Для выявления взаимосвязи с типом течения хронического бронхита и выяснения прогноза заболевания больные были разделены на группы с эмфизематозным типом течения и бронхитическим. Разделение было проведено на основании анамнеза данных клиники, комплекса бронхологических, рентгенологических и функциональных исследований, поэтому на данном этапе исследования проводили определение коррелятивных связей числа мест связывания лигандов рецепторами с показателями функции внешнего дыхания.
При эмфизематозном типе показатели серотониновых рецепторов имели слабые корреляции с RW/TLC, VCIN. Параметры b2-адренорецепторов имели сильную обратную корреляцию с RW/TLC, RW и значимые, но слабые корреляции практически со всеми другими показателями функции внешнего дыхания. Показатели М-холинорецепторов имели сильные обратные корреляции с VCIN и AEX, сильные прямые корреляции – с показателями бронхиальной проходимости (FVC, FEV1, MEF 75). Более слабые корреляции были выявлены с большинством других показателей функции внешнего дыхания.
Таким образом, при эмфизематозном типе отсутствует “параллелизм” изменения рецепторных функциональных связей b2-адренорецепторов и имипраминовых рецепторов, ацетилхолиновых и серотониновых рецепторов, как было отмечено в ранее рассмотренных группах. Следует отметить отсутствие корреляционных связей числа мест связывания лигандов гистаминовыми и имипраминовыми рецепторами с показателями функции внешнего дыхания в данной группе больных. Можно предположить, что отсутствие корреляции вызвано не истинным отсутствием связи, а обусловлено особенностями метода определения рецепторов, который не позволяет обнаружить малую их концентрацию. Так как этим больным назначались Н1- и Н2-блокаторы, нельзя исключить изменения рецепторного аппарата в результате проведенной терапии.
При бронхитическом типе “параллелизм” изменения ацетилхолиновых и серотониновых, имипраминовых и b2-адренорецепторов выражен ярко. Наблюдаются прямые корреляции между числом мест связывания лигандов b2-адренорецепторами и имипраминовыми рецепторами с RAW, MTT и обратные корреляции с VCIN, MEF 25, MEF 50, MEF 75, то есть с показателями бронхиальной проходимости, механизм которых в той или иной степени связан с особенностями секреторных проявлений. Возможно, это вызвано преимущественными нарушениями проксимальных отделов бронхов, а также нарушением дренажной функции бронхов и изменением характера и консистенции мокроты у больных данной группы.
Сильным прямым корреляциям параметров серотониновых рецепторов соответствуют сильные прямые корреляции числа мест связывания лигандов М-холинорецепторами с показателем RW, обратным корреляциям – с VCIN, FEV 25-75, FEV1, MEF 25, MEF 50, MEF 75, что соответствует более грубым структурным изменениям в этой группе больных. Примечательно, что при бронхитическом типе ХОБ наблюдаются отрицательные корреляции параметров ацетилхолиновых рецепторов, серотониновых рецепторов и b2-адренорецепторов с показателями бронхиальной проводимости. Увеличение числа мест связывания лигандов этими рецепторами приводит к ухудшению бронхиальной проходимости, так как все эти рецепторы стимулируют сокращение бронхов (Сергеев П. В., Ярошевский П. А., Шимановский Н. Л., 1996). Таким образом, увеличение параметров этих рецепторов при бронхитическом типе может служить основанием для неблагоприятного прогноза при данном типе ХОБ.
При эмфизематозном типе ХОБ наблюдаются прямые слабовыраженные корреляции показателей бронхиальной проходимости с показателями различных рецепторов. По-видимому, различие функциональных связей в зависимости от типа ХОБ связано с выраженностью склеротических изменений при эмфизематозной форме ХОБ, особенно в мелких бронхах, где в первую очередь расположены эти рецепторы. Таким образом, показано, что число мест связывания лигандов рецепторами может служить предиктором прогноза развития ХОБ.
Число мест связывания лигандов изучаемыми рецепторами имеет значение в патогенезе ХОБ, о чем свидетельствует изменение средних значений изученных параметров рецепторов и изменение величины и силы коррелятивных связей параметров рецепторов с показателями бронхоскопической картины, липидного обмена и функции внешнего дыхания в зависимости от формы и прогноза заболевания. Интересным представляется показанный “параллелизм” и особенности изменения показателей серотониновых и М-холинорецепторов, имипраминовых и b2-адренорецепторов практически при всех формах и вариантах течения заболевания. Важно отметить, что с нарастанием необратимых изменений число рецепторов уменьшалось, что свидетельствует о молекулярной необратимости этих процессов. Наличие функциональных связей исследованных параметров рецепторов с показателями воспаления, необратимыми изменениями, показателями липидного обмена и показателями бронхиальной проводимости свидетельствует об особенностях молекулярных механизмов, лежащих в основе патогенеза различных форм ХОБ.