19 ноября 2017г.
Среди значимых проблем мирового здравоохранения заслуженное место занимает бронхиальная астма (БА). В разных странах распространённость БА находится в диапазоне от 1 до 18%. Согласно современному определению Глобальной инициативы по БА (GINA — от англ. Global Initiative for Asthma)
«Бронхиальная астма — хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей, в котором принимают участие многие клетки и клеточные элементы с развитием бронхиальной гиперреактивности, приводящей к бронхообтрукции, которая часто бывает обратимой» [2, 3].
Высокая распространенность и неуклонный рост в последние годы данной патологии определяют важное социально-экономическое и медицинское значение этой проблемы, необходимость исследования механизмов развития заболевания с целью разработки эффективных методов диагностики, профилактики и патогенетической терапии [4].
В последние годы внимание ученых привлекают короткоцепочечные жирные кислоты (КЖК) – это монокарбоновые кислоты с длиной цепи до 8 атомов углерода. Они образуются, главным образом, в результате микробной ферментации углеводов, липидов, белков [5].
Абсорбированные КЖК вносят существенный вклад в обеспечение локальных и системных функций организма, в частности, являются одним из источников энергии, воздействуют на экспрессию различных генов, регулируют процессы пролиферации, дифференцировки, апоптоза эпителиоцитов, клеток иммунной системы [6, 7, 8, 9, 10, 11]. Вероятно, изменения со стороны данных биологически активных веществ могут иметь значение в развитии данной этого заболевания.
Ввиду вышеизложенного, целью работы явилось: изучить количественные сдвиги в спектре короткоцепочечных жирных кислот в конденсате выдыхаемого воздуха у больных бронхиальной астмой в период обострения.
Материалы и методы. Обследовано 20 больных (11 мужчин и 9 женщин) в возрасте 23-55 лет с диагнозом: бронхиальная астма среднетяжелое течение, обострение средней степени тяжести. В контрольную группу вошло 20 практически здоровых лиц в соотношении сопоставимом по полу и возрасту с больными.
Оценку спектра КЖК в биосубстрате проводили по методике М.Д. Ардатской (2004) [1], включающей два этапа: процесс пробоподготовки и непосредственно газожидкостной хроматографии.
Мы модифицировали данную методику. Полученный конденсат выдыхаемого воздуха экстрагировали в эфире, серной кислоте, внутреннем стандарте ( α,α-диметилмасляная кислота) при встряхивании в течение 10 мин и центрифугировали при 3000 об/мин в течение того же времени. Затем образовавшийся супернатант подвергали выпариванию до сухого остатка с последующим добавлением гексана. Анализ образца проводили на хроматографе «Кристалл-2000М» (Россия) с плазменно- ионизационным детектором, определяли количество: С2 – уксусной, С3 – пропионовой, С4 – масляной, isoС4 – изомасляной, С5 - валериановой, С6 – капроновой, С7 – гептановой кислот.
Статистическую значимость различий показателей в сопоставимых группах оценивали по критерию Манна-Уитни. Числовые данные приведены в виде медианы (Ме) и интерквартильного размаха (25-го; 75-го процентилей).
Результаты исследования. В конденсате выдыхаемого воздуха во всех исследуемых группах преобладала пропионовая кислота, на долю которой приходилось 77,8% у здоровых лиц и 82,4% – у пациентов с обструктивной болезнью легких.
Таблица 1 Содержание жирных кислот c короткой углеводородной цепью в конденсате выдыхаемого воздуха у больных бронхиальной астмой в период обострения (нМоль/мг) (Me (25-й; 75-й))
|
Шифр ЖК
|
контроль
(n=20)
|
Бронхиальная астма
(n=20)
|
Достоверность
различий
|
|
С2
|
0.51
(0.49;0.57)
|
0.48
(0.42;054)
|
Z=1.41; p=0.16
|
|
С3
|
21.03
(20.13;21.43)
|
17.33
(17.22;18.23)
|
Z=3.77; p<0.001
|
|
С4
|
0.72
(0.69;0.74)
|
0.81
(0.8;0.83)
|
Z=3.78; p<0.001
|
|
isoC4
|
1.10
(1.08;1.12)
|
1.02
(0.83;1.07)
|
Z=3.15; p=0.002
|
|
C5
|
0.36
(0.35;0.39)
|
0.27
(0.21;0.28)
|
Z=3.35; p<0.001
|
|
C6
|
1.98
(1.88;2.01)
|
1.7
(1.45;1.8)
|
Z=3.7; p<0.001
|
|
C7
|
1.09
(0.97;1.21)
|
0.99
(0.67;1.01)
|
Z=1.69; p=0.05
|
|
∑ всех кислот
|
26.61
(26.105;26.865)
|
22.5
(21.53;23.55)
|
Z=3.84; p<0.001
|
В экспирате больных бронхиальной астмой по сравнению с контролем уменьшалось общее содержание КЖК на 15,4% (p<0,001). Наибольшее снижение значений было присуще для уровня валериата – на 25,0% (p<0,001) и пропионата – на 17,6% (p<0,001). Статистически значимое падение величин было характерно также для количества капроната и изобутирата на 14,1% (p<0,001) и 7,27% (p=0.002) соответственно. При этом цифры бутирата возрастали на 12,2% (p<0,001).
Таким образом, в конденсате выдыхаемого воздуха у пациентов с бронхиальной астмой наблюдается дефицит летучих кислот, возникающий из-за уменьшения количества С3, isoС4, С5, С6 на фоне увеличения значений С4.
Уменьшение содержания КЖК при данной патологии, вероятно, обусловлено их интенсивным использованием в биосинтезе некоторых аминокислот (глутамата, глутамина, аспартата, серина) и нуклеотидов, холестерола, высших жирных кислот, а в последующем фосфолипидов с одной стороны и в процессах обеспечения высоких энергетических затрат – с другой, необходимых для регенерации эпителиальных клеток респираторного тракта.
Учитывая иммунносупрессивные, противоаллергические свойства данных летучих кислот можно предположить вероятность влияния дисбаланса с их стороны на течение данного патологического состояния [6, 7, 8, 9, 10, 11].
Список литературы
1. С1. 2220755, Российская федерация, МПК7 В01D15/08. Способ разделения смеси жирных кислот фракций С2 – С6 методом газожидкостной хроматографии / М.Д. Ардатская, Н.С. Иконников, О.Н. Минушкин; заявитель и патентообладатель Учебно-научный центр медицинского центра Управления делами Президента РФ. - № 2002119447/15; заявл. 23.07.2002.; опубл. 10.01.2004.
2. Семейный полиморфизм гена ADRB2 при бронхиальной астме в детском возрасте / М.С. Пономарева [и др.] // Пермский медицинский жупнал. – 2015. – №5. – С. 30–35.
3. Урясьев О.М. Бронхиальная астма и заболевания сердечно-сосудистой системы / О.М. Урясьев // Земский врач. – 2015. – №4. – С. 5–13.
4. Урясьев О.М. Роль полиморфизма синтаз оксида азота в формировании коморбидной патологии - бронхиальной астмы и гипертонической болезни / О.М. Рясьев, А.В. Шаханов // Казанский медицинский журнал. – 2017. – Т.98, № 2. – C. 226–232.
5. Davis H.C. Can the gastrointestinal microbiota be modulated by dietary fibre to treat obesity? / H.C. Davis // Ir J Med Sci. – 2017. – Vol. 10. – doi: 10.1007/s11845-017-1686-9. [Epub ahead of print]
6. Dietary fiber and bacterial SCFA enhance oral tolerance and protect against food allergy through diverse cellular pathways / J. Тan [et al.] // Cell Rep. – 2016. – Jun 21;15(12):2809-24. doi: 10.1016/j.celrep.2016.05.047.
7. Gut microbiota-derived propionate reduces cancer cell proliferation in the liver./ Bindels L.B. [et al.] // British journal of cancer. – 2012. – 107(8):1337–44. Epub 2012/09/15. pmid:22976799.
8. Martinez F.D. Early Origins of Asthma: Role of Microbial Dysbiosis and Metabolic Dysfunction / F.D. Martinez , S. Guerra // Am J Respir Crit Care Med. – 2017. – Vol. 10. – doi: 10.1164/rccm.201706- 1091PP. [Epub ahead of print]
9. Metabolite-sensing receptors GPR43 and GPR109A facilitate dietary fibre-induced gut homeostasis through regulation of the inflammasome / L. Macia [et al.]. // Nat Commun. – 2015. – Apr 1;6:6734. doi: 10.1038/ncomms7734.
10. Short-chain fatty acid receptors inhibit invasive phenotypes in breast cancer cells / Thirunavukkarasan M. [et al.] // PLoS One. – 2017. – Vol. 10. – https://doi.org/10.1371/journal.pone.0186334
11. The microbial metabolites, short-chain fatty acids, regulate colonic Treg cell homeostasis / Smith P.M. [et al.] // Science. – 2017. – Vol. 9. – https ://doi.org/10.1126/science.1237947
