Оксид азота (NO) до недавнего времени был известен преимущественно как токсичный и потенциально канцерогенный атмосферный газ, однако возрастающее в последние годы количество исследований в области патофизиологии, биохимии и иммунологии убедительно показало, что NO синтезируется в живых организмах и является важнейшим, универсальным биологическим медиатором, участвующим в развитии и реализации физиологических и патофизиологических процессов [6]. Оксид азота выполняет функцию вазодилататора, бронходилататора, нейротрансмиттера, ингибитора агрегации и адгезии тромбоцитов, регулятора пролиферации и миграции гладкомышечных клеток [1]. Подтверждена способность NO оказывать влияние на течение прооксидантных, антиоксидантных и иммунных процессов. Нарушение продукции NO сопровождается развитием эндотелиальной дисфункции, играющей важную роль в патогенезе атеросклероза, сахарного диабета, артериальной гипертензии, инфаркта миокарда и ряда других, социально-значимых заболеваний. Оксид азота является ключевым звеном в регуляции функций легких [18]. Подтверждена роль стабильных метаболитов NO в патогенезе бронхиальной обструкции и прогрессировании хронического, системного воспаления при хронической бронхолегочной патологии, в частности, при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) [21]. Широкий спектр биорегуляторного действия NO делает перспективным изучение данного маркера не только при оценке состояния пациентов с ХОБЛ, но и его использовании в качестве мишени для разработки терапевтических программ [11].
Оксид азота представляет собой бесцветный мономерный парамагнитный газ без запаха, растворимый в воде и жирах, имеющий низкую температуру плавления и кипения. По структуре молекула NO является липофильной и высокореакционноспособной (свободный радикал), легко образующей ковалентные связи благодаря наличию неспаренного электрона и вступающей в реакции с кислородом, его радикалами и соединениями металлов с переменной валентностью. Взаимодействие NO с супероксид анионом (О2–) приводит к образованию чрезвычайно активного радикала – пероксинитритного аниона (ONOO–) и пероксинитритной кислоты (ОNOOH); с оксигемоглобином – к образованию метгемоглобина; с аминокислотами – S-нитрозоцистеина и 3-нитротирозина; с тиолами – S-нитрозотиолов и S-нитрозоглутатиона. Все продукты метаболизма оксида азота, за исключением пероксинитрита, выполняют функцию депо для NO. Эндогенный NO непрерывно синтезируется ферментативным путем в организме из аминокислоты L-аргинина под влиянием группы NO-синтаз (NOS), представляющих собой семейство цитохром Р-450-подобных гемопротеинов. NO-синтаза имеет три известные в настоящее время изоформы: эндотелиальную (еNOS), нейрональную (nNOS) и макрофагальную или индуцибельную (iNOS или NOS-2). Эндотелиальную и нейрональную изоформы ввиду общих свойств называют конститутивной синтазой (cNOS), которая поддерживает физиологический уровень NO, не превышающий нескольких микромолей. Образование NO происходит в дискретном режиме и только при повышении концентрации кальция в NO-синтезирующей клетке. Индуцибельная NOS синтезируется в макрофагах, нейтрофилах, эндотелиальных, эпителиальных, гладкомышечных и тучных клетках через несколько часов после индукции бактериальными эндотоксинами, эндогенными и экзогенными прооксидантами или провоспалительными цитокинами. Индуцибельная NOS вырабатывает NO в непрерывном режиме, в течение длительного времени и в значительно больших количествах, чем в случае синтеза оксида азота под влиянием конститутивной синтазы. Подобная необходимость возникает в случае обеспечения противомикробной защиты.
В бронхолегочной системе синтезируются все изоформы синтазы оксида азота: еNOS – в эндотелии сосудов бронхов и эпителиальных клетках, nNOS – в холинергических и нехолинергических/неадренергических нервах бронхов, эпителиальных клетках; iNOS или NOS-2 – практически во всех клетках при условии индуцирующего влияния цитокинов, эндотоксинов и прооксидантов. Таким образом, в легких оксид азота образуется в эндотелии артерий и вен, нейронах неадренэргической нехолинэргической ингибирующей нервной системы, эпителиоцитах, макрофагах, нейтрофилах и других клетках [19]. Продуцируемый индуцибельной NOS оксид азота наряду с защитным эффектом (расслабление гладких мышц бронхов, ослабление гиперчувствительности дыхательных путей), может оказывать цитотоксическое или цитостатическое действие на клетку при определенных условиях. Воспалительный процесс сопровождается чрезмерным накоплением продуктов метаболизма NO, являющихся сильнейшими прооксидантами, усугубляющими имеющееся воспаление дыхательных путей [1]. Высокие концентрации метаболитов оксида азота подавляют активность cNOS и растворимой гуанилатциклазы, что сопровождается увеличением содержания внутриклеточного кальция и приводит к развитию гиперреактивности дыхательных путей. Подобная полифункциональность NO до настоящего времени недостаточно ясна и может быть обусловлена вариабельностью образования физиологически активных метаболитов в цикле оксида азота, обладающих различным биологическим действием. Детализация механизма действия NO заслуживает дальнейшего исследования в силу практического значения для медицины в целом и пульмонологии в частности.
Данные о результатах измерения уровня фракции NO в выдыхаемом воздухе (FeNO) у больных ХОБЛ разнятся, однако по данным большинства литературных источников, изменение уровня FeNO может быть тесно взаимосвязано с патофизиологией данного заболевания [26] и указывать на степень выраженности окислительного стресса при ХОБЛ [21]. Измерение уровня FeNO стандартизовано для клинического применения, высокоинформативны варианты методик его определения по параметрам CaNO (концентрация NO в альвеолах), CawNO (концентрация NO в верхних дыхательных путях), DawNO (скорость диффузии NO), JawNO (поток NO из верхних дыхательных путей); FeNO50 (значение FeNO при скорости выдоха 50 мл/с) [24]. Однако измерение уровня FeNO является преимущественно диагностическим инструментом для мониторинга и идентификации воспаления дыхательных путей при бронхиальной астме (БА), так как при данной патологии повышенная индукция iNOS сопровождается гиперпродукцией NO и образованием пероксинитрита, инверсирующего бронхолитический эффект NO в токсический [23]. По данным S.K.Shrestha et al. [33] уровни FeNO повышаются у больных с БА, но не различаются между группами больных с ХОБЛ и группами здоровых лиц. Большинство пациентов с ХОБЛ не обладают высокими уровнями FeNO, однако, по данным ряда исследований, уровень FeNO повышается у некурящих пациентов и стабильным течением заболевания, либо в фазе его обострения [10]. Уровень FeNO также повышается у бывших курильщиков с ХОБЛ в стабильной фазе заболевания (p=0,0001) [32]. В исследовании F.J.Chen et al. [23] показано, что высокий уровень FeNO у пациентов с ХОБЛ может свидетельствовать о наличии перекрестного синдрома ХОБЛ-БА и служить его диагностическим маркером (overlap syndrome). В работе G.B.Fedoseev et al. [25] у части больных ХОБЛ отмечен низкий уровень FeNO, свидетельствующий о выраженном местном воспалении. Низкие значения FeNO отмечены также у курящих больных ХОБЛ, что может быть связано с наличием в табачном дыме высоких концентраций активных форм кислорода и непосредственным токсическим поражением NO-продуцируемых клеток [32].
Стоит отметить, что в большинстве доступных для литературного анализа исследований представлены результаты оценки содержания NO в выдыхаемом воздухе у больных ХОБЛ, которые отражают функциональные изменения только на местном уровне [7]. Однако, для детализации патогенетических механизмов прогрессирования данного заболевания необходим анализ индикаторов нитрозивного стресса в крови пациентов с ХОБЛ, отражающих не только местный, но и системный уровень воспаления в различные стадии и фазы заболевания, а также оценка альвеолярной фракции при измерении NO, как маркера воспаления в дистальных отделах легких, что в настоящее время является малоизученной проблемой [29].
В работе Z.Lázár et al. [28] установлено, что концентрация NO в альвеолах (CаNO), отражающая выраженность альвеолярной дисфункции, повышается как при стабильной ХОБЛ (p<0,01), так и у пациентов с обострением (p<0,05), однако между данными фазами заболевания не было обнаружено статистически значимой разницы (p>0,05). Поток NO из тканей верхних дыхательных путей (JawNO) увеличивается при обострении ХОБЛ (p<0,01), снижаясь в процессе проводимой терапии (p=0,01) [28]. Результаты исследования З.О.Дзускаевой и соавт. [3] показали повышение уровня нитритов на фоне снижения суммарного количества нитритов и нитратов сыворотки крови у больных ХОБЛ в период обострения, что свидетельствует о нарушении функциональной активности сосудистого эндотелия и снижения его способности к синтезу NO. По данным МТ.Río Ramírez et al. [31] определение уровня FeNO при обострении ХОБЛ не дает преимуществ перед оценкой уровня эозинофилии крови. В работе Z. Lázár et al. [28] установлено, что параметр CаNO коррелирует с процентным содержанием эозинофилов крови у всех пациентов, страдающих ХОБЛ (p=0,02).
Значение изменений уровня FeNO у больных ХОБЛ нуждается в уточнении, поскольку между повышением уровня NO и степенью тяжести патологического процесса в ряде исследований не установлено достоверной корреляции [27]. В то же время, при анализе показателей метаболитов NO в конденсате выдыхаемого воздуха у больных ХОБЛ выявлено повышение уровня нитратов и нитритов, а также суммарного значения данных метаболитов (маркер эндогенного синтеза NO), прямо пропорциональное стадии течения заболевания, что является признаком усиления процессов свободнорадикального окисления [10]. В работе P.J.Barnes et al. [21] установлено увеличение содержания стабильных метаболитов NO в конденсате выдыхаемого воздуха у больных ХОБЛ, независимо от степени тяжести заболевания. В исследовании Т.А.Перцевой и соавт. [15] продемонстрировано, что у некурящих больных с ХОБЛ, независимо от стадии и фазы заболевания, концентрация NO в выдыхаемом воздухе повышается. В то же время, при обострении I-II стадий ХОБЛ она выше, чем в фазе ремиссии патологического процесса, но при обострении заболевания III-IV стадий концентрация NO в выдыхаемом воздухе снижается, что указывает на развитие эндотелиальной дисфункции с увеличением степени тяжести патологического процесса [15]. В работе С.К.Соодаевой с соавт. [17] показано увеличение концентрации NO в сыворотке крови больных ХОБЛ II-III стадий стадий в фазу стабильного течения. Результаты исследования И.Н.Симоновой и соавт. [16] продемонстрировали снижение концентрации NO в крови больных с начальными стадиями ХОБЛ. В исследовании А.В.Ефремова и соавт. [4] установлено снижение концентрации NO в сыворотке крови больных ХОБЛ независимо от стадии заболевания, при этом степень выраженности данного снижения увеличивалась на III-IV стадиях.
Несмотря на противоречивые данные о концентрации метаболитов NO в выдыхаемом воздухе у больных ХОБЛ, четко показана важность изменений их уровня при данном заболевании, возможность использования FeNO для диагностики перекрестного синдрома ХОБЛ-БА и оценки эффективности проводимого лечения [20]. Таким образом, оксид азота играет важную функцию в патофизиологии ХОБЛ [30], что делает актуальным изучение перспектив его использования в качестве терапевтической мишени для целенаправленного воздействия на степень выраженности воспалительной реакции при данном заболевании.
В последнее десятилетие для решения данной задачи внимание научно-исследовательских коллективов стала привлекать озонотерапия – высокоэффективная медицинская технология, основу которой составляет применение медицинского озона в лечебно-профилактических целях [8]. Наряду с иммуномодулирующим, метаболизм-модифицирующим, дезинтоксикационным, противовоспалительным, вирицидным, фунгицидным, бактерицидным и анальгезирующим действием медицинского озона описано его противогипоксическое, вазодилатирующее и бронходилатирующее действие, реализуемое за счет выделения эндотелиоцитами оксида азота в результате активации синтеза индуцибельной NО-синтазы [22]. Продемонстрировано, что озонотерапия обладает корригирующим воздействием на состояние сосудистого эндотелия у больных атеросклерозом [13], больных с метаболическим синдромом [2], раком молочной железы [14]. Учитывая способность озонотерапии модулировать высвобождение эндотелиоцитами оксида азота, она находит активное применение в пульмонологии, в частности, в комплексном лечении ХОБЛ [5]. Методы использования озона в лечении ХОБЛ достаточно вариабельны: внутривенные инфузии озонированного физиологического раствора (ОФР); ректальные инсуффляции озонокислородной смеси (ОКС); большая аутогемотерапия с озонокислородной смесью (БАГТ); малая аутогемотерапия с озонокислородной смесью (МАГТ); ингаляции с озонированным маслом, увлажненной ОКС, дистиллированной водой; акупунктурная терапия ОКС [9].
Для лечения ХОБЛ рекомендовано ежедневное введение ОФР, 3-4 процедуры, при положительной динамике – 3-5 процедур через день, затем 1 раз в 2-3 дня, курсом 7-12 процедур. Ингаляции с озонированной дистиллированной водой проводятся 1-2 раза в день, ежедневно, в течение 10-15 дней [12]. Технология восстановительного лечения больных ХОБЛ легкой степени тяжести предусматривает проведение 8 процедур внутривенного введения ОФР, через день [9]. При ХОБЛ средней степени тяжести в фазе обострения применяют внутривенные инфузии 200,0 мл ОФР с концентрацией озона 1-3 мг/л. Курс лечения включает 6-8 процедур, 2-3 раза в неделю. При комплексном лечении ХОБЛ в фазе ремиссии также проводятся внутривенные инфузии ОФР, 1-2 раза в неделю, 5-7 процедур [9].
Таким образом, озонотерапия успешно применяется в комплексном лечении ХОБЛ, однако необходимо детальное изучение режимов дозирования и длительности курсового применения озонотерапии при данном заболевании, так как оксид азота наряду с защитным эффектом (расслабление гладких мышц бронхов, ослабление гиперчувствительности дыхательных путей) может оказывать цитотоксическое или цитостатическое действие на клетку при определенных условиях, в частности, при превышении прооксидантной нагрузки (доза медицинского озона) антиоксидантных резервов больного.
Заключение
Современные данные о результатах измерения уровня генерации NO в выдыхаемом воздухе у больных ХОБЛ довольно противоречивы, однако изменение уровня FeNO взаимосвязано с патофизиологией данного заболевания. Для детализации патогенетических механизмов прогрессирования ХОБЛ необходим анализ индикаторов нитрозивного стресса в крови пациентов, отражающих не только местный, но и системный уровень воспаления в различные стадии и фазы заболевания, а также оценка выраженности альвеолярной дисфункции – маркера воспаления в дистальных отделах легких, что в настоящее время является малоизученной проблемой. Необходимы дополнительные крупномасштабные перспективные исследования для расширения клинического применения измерений FeNO при диагностике и лечении ХОБЛ.
Важность оксида азота в патофизиологии ХОБЛ делает актуальным изучение перспектив воздействия на него в качестве терапевтической мишени для снижения степени выраженности воспалительной реакции за счет вазодилатирующего и бронходилатирующего эффектов, реализуемых путем выделения эндотелиоцитами оксида азота.
Медицинский озон, наряду с иммуномодулирующим, метаболизм-модифицирующим, дезинтоксикационным, противовоспалительным, вирицидным, фунгицидным, бактерицидным и анальгезирующим действием обладает противогипоксическим, вазодилатирующим и бронходилатирующим эффектами, реализуемыми за счет выделения эндотелиоцитами оксида азота в результате активации синтеза индуцибельной NО-синтазы. Несмотря на то, что озонотерапия находит активное применение в пульмонологии, в частности, в комплексном лечении ХОБЛ, необходимо изучение режимов дозирования и длительности курсового применения озонотерапии при данном заболевании, так как оксид азота наряду с защитным эффектом может оказывать цитотоксическое или цитостатическое действие на клетку при определенных условиях.
