Прескочи към главното съдържание на страницата

Архив


БРОЙ 10 2018

Определяне на плазмените нива на неутрофилен желатиназа асоцииран липокаин (NGAL) при бронхообструктивни заболявания

виж като PDF
Текст A
M. Михайлов1, В. Юрукова1, Ж. Христова2, Д. Димитрова1, Д. Маринова1
1Клиничен център по Белодробни болести, МУ–София, МБАЛББ „Св. София” ЕАД; 2Катедра по Клинична лаборатория и клинична имунология, МУ–София


Нeутрофилен желатиназа асоцииран липокаин (NGAL) (neutrophil gelatinase- associated lipocalin) играе роля в неутрофилното възпаление и епителното увреждане на дихателните пътища. Ние си поставихме за цел да определим плазмените нива на NGAL при пациенти с бронхообструктивни заболявания. Изследвахме 81 пациенти извън екзацербация, от които 26 с бронхиална астма (БA), 25 с ХОББ и 30 с припокриване на БА с ХОББ (АСО). Определихме плазмените нива на NGAL чрез метода ELISA и абсолютния еозинофилен брой в периферна кръв (Eo). Нивата на NGAL бяха сигнификантно повишени при АСО (NGAL=158.6 ng/ml) при сравнение с ХОББ (NGAL=125.1 ng/ml) и БА (NGAL=53.5 ng/ml) (p<0.05 за всяко сравнение). Високите плазмени нива на NGAL бяха в асоциация с периферната еозинофилия и с броя на екзацербациите при АСО (р<0.05). NGAL може да бъдe полезен биомаркер за отдиференциране на пациенти с АСО от ХОББ и БА.

Нeутрофилен желатиназа асо­цииран липокаин (NGAL) (neutrophil gelatinase-associated lipocalin) или липокалин 2 е 25-kDa белтък на острата възпалителна фаза, секретиран от неутрофили, епителни клетки на дихателните пътища[1]. Счита се, че NGAL играе роля в неутрофилното възпаление и епителното увреждане на дихателните пътища, като инхибира инактивирането на матрикс металопротеиназа 9 (ММР9), секретирана от неутрофилите[2,3].

При класическите случаи на бронхиална астма (БА) и ХОББ, разграничаването на пациентите е сравнително лесно, но в реалната практика често се наблюдава припокриване на отделни характеристики на двете заболявания, което затруднява точната диагноза и обърква клиничното поведение[4]. Поради това през последните години все по-често се говори за припокриване на БА с ХОББ (ACO)[5,6].

АСО се характеризира със съчетаване на клинични белези на двете заболявания, фиксирана обструкция на дихателните пътища и/или сигнификантна бронходилататорна реверзибилност, чести екзацербации, бърза прогресия, лошо качество на живот и по-висока смъртност, отколкото при БА или ХОББ поотделно[5,7].

Изследването на биомаркери, свързани с възпалението на дихателните пътища, в комбинация с анамнестични, клинични характеристики и спирометрия, биха спомогнали за разбиране на патофизиологията, опре­делянето и персонализирането на лечението на ACO.

В настоящето проучване си поставихме за цел да изследваме плазмените нива на NGAL и да проучим ролята му за отдиференциране на АСО от БA и ХОББ.


Материал и методи

Проучването е проведено в Клиничен център по белодробни болести, МУ–София, Многопрофилна болница за активно лечение по белодробни болести „Св. София” и Катедрата по Клинична лаборатория и клинична имунология към МФ на МУ–София, финансирано по изследователски проект Грант 2017 с вх. №8548/2016 към МУ-София. Изследвахме 81 пациенти (П) с бронхообструктивни заболявания извън екзацербация, в стабилно състояние, без анамнестични и клинични данни за бъбречно заболяване: 26 пациенти с БА, 25 пациенти с ХОББ и 30 пациенти с АСО.

Всички участници в проучването подписаха информирано съгласие за участие и попълниха анкетна карта.

Проведе се пълен клиничен преглед. Пациентите с БА и ХОББ бяхa предварително диагностицирани в амбулаторни условия и отговаряха на критериите на GINA[5] и GOLD[7].

Изследване на белодробната функция (спирометрия) се проведе по международните стандарти на ERS/ATS със спирометър Schiller, Germany, като се проведе базална спирометрия и бронходилататорен тест.

Броят на еозинофилите се определи чрез машинно броене с апарат Sysmex x n 1000.

Нивата на NGAL се измериха чрез използване на търговски наличен комплект BioVendor, Чехия, по метод ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA), съгласно инструкциите на производителя.

Статистическата обработка на дан­ните се извърши със софтуерната програма SPSS 22.0 (IBM Cor­po­ration, Armonk, NY, САЩ), като стой­ността на р<0.05 се счита за значима. Тъй като данните на NGAL не се разпределят равномерно, ние приложихме декриптивен анализ. Резултатите са изразени като медиана и интерквартилната зона (IQR) в скоби.


Резултати

Средната възраст на изследваната популация е 59 год. (21.35), от които мъжете са 37 (47%) и жените са 43 (53%). Женският пол преобладаваше при АСО (n=20; 67%) и БА (n=18; 70%), докато при ХОББ превалираха мъжетe (n=20; 80%). Броят на пушачите и бившите пушачи беше сигнификантно по-висок при АСО (n=24; 80%) и ХОББ (n=22; 84%), в сравнение с БА (n=14; 53%) (p<0.05). Броят на екзацербациите през предходните 12 месеца е най-висок при АСО (3 [3.75]), в сравнение с ХОББ (2 [2.50]) и БА (1 [3.5]) (р<0.05).

Нивата на NGAL бяха сигнификантно по-високи при АСО (158.6 [41.54] ng/ml) в сравнение с ХОББ (125.1 [85.50] ng/ml) и БА (53.5 [35.03] ng/ml)(х2=46.149; p<0.05) (Фиг. 1).

Фигура 1: Плазмени нива на NGAL (ng/ml)

    
С повишен брой еозинофили според критериите на Sin et al. (Ео≥300 клетки/μl)[6] бяха 26 пациенти от АСО, 20 пациенти от ХОББ и 5 пациенти от БА. Ние установихме асоциация между периферната еозинофилия и повишените серумни нива на NGAL (х2=16.633; p<0.05) при АСО. Повишените нива на NGAL при АСО съответстваха на повишения брой на екзацербациите за изминалите 12 месеца при АСО (3 [3.75])(p<0.05), докато не намерихме такава връзка при пациентите с ХОББ (2 [2.50]) и БА (1 [3.5])(р>0.05), респективно.


Дискусия

Нашите резултати показват, че пациентите с ACO имат сигнификантно повишени плазмени нива на NGAL в сравнение с ХОББ и БА (p<0.05). Повишените нива на NGAL съответстваха на периферната еозинофилия и бяха във връзка с честите екзацербации при АСО.

NGAL е член на семейството на липокалин, отделен от неутрофили[8] и добре характеризира неутрофилното възпаление, асоциира се с тютюнев дим, възпаление на дихателните пътища и белодробна увреда[9].

Като общоприет маркер на неутрофилното възпаление, значително по-високи нива на NGAL в спутума са наблюдавани при пациенти с ACO, отколкото при пациентите с БА[10,11] и в сравнение с ХОББ[10]. Някои изследователи установяват, че нивата на NGAL в плазма и БАЛ са показали повишение при пациенти с ХОББ[8,9]. NGAL е свързан с белодробен емфизем при пушачи[12]. Повишените нива в спутум на NGAL могат да бъдат характерна черта на припокриването, което предполага засилено неутрофилно възпаление на дихателните пътища и/или епително увреждане на дихателните пътища.

NGAL се произвежда и от тубуларни клетки в бъбреците и епителните клетки в чревните и дихателните пътища[12,13]. Уринарният NGAL е считан за чувствителен маркер за остро увреждане на бъбреците, тъй като отразява тръбното увреждане на клетките[14]. В България NGAL се прилага като количествен биомаркер за ранното диагностициране на остро бъбречно увреждане[15].

Нашите резултати показват, че пациентите с АСО имат по-високи плазмени нива на NGAL в сравнение с пациентите с БА и ХОББ, което потвърждава нашата хипотеза за надежден възпалителен биомаркер при диагностиката на АСО. Подобни са и резултатите на Jing Wang et al.[16], които препоръчват изследване на плазмените нива на NGAL за отдиференциране на ACO от астма, въпреки че намират най-високи нива при ХОББ.

Няма биомаркер, различен от броя на еозинофилите в кръвта и имуно­глобулин Е (IgE), който обичайно да се използва в диагностиката на ACO. Идентифицирането на пациентите с ACO може да бъде важно по няколко причини. Пациентите с ACO са известни, че имат по-тежки симптоми с нарушена белодробна функция[5]. Освен това те са склонни към по-чести екзацербации в сравнение с чистата ХОББ[17] и имат по-ниско качество на живот и по-неблагоприятна прогноза[18]. Следователно, пациентите с ACO използват повече ресурси за здравеопазване на по-висока цена в сравнение с ХОББ[19]. Важ­но е да се разграничи тази подгрупа от пациенти рано и да се осигури подходящо лечение.

Измерванията на биомаркерите са важен аспект в разпознаването на ACO, което в съчетание с клиничните характеристики и спирометрията обещава да спомогне за идентифициране на пациенти с АСО.

Интересен е полученият резултат в нашето проучване за връзката на периферната еозинофилия и високите нива на NGAL, което предполага участието на еозинофилното възпаление при АСО[20].

Необходими са допълнителни проучвания за изясняване на връзката между ключовите клетки на еозинофилите и NGAL при АСО[21].


Заключение

Плазмените нива на NGAL при АСО са сигнификантно повишени, в асоциация са с периферната еозинофилия и с повишен брой екзацербации през изминалите 12 мес. NGAL може да бъдe полезен биомаркер и обещаващ кандидат за отдиференциране на пациенти с АСО от ХОББ и астма.

Изследователски проект Грант 2017 с вх. №8548/2016 към Медицински университет, гр. София.

   
  
  
  
 
книгопис:
1.    Soni SS, Cruz D, Bobek I, et al. NGAL: a biomarker of acute kidney injury and other systemic conditions. Int Urol Nephrol. 2010 Mar; 42(1):141-50. doi: 10.1007/s11255-009-9608-z. Epub 2009 Jul 7.
2.    Asimakopoulou A, Weiskirchen S, Weiskirchen R. Lipocalin 2 (LCN2) expression in hepatic malfunction and therapy. Front Physiol 2016; 7:430.
3.    Bouchet S, Bauvois B. Neutrophil Gelatinase-Associated Lipocalin (NGAL), Pro Matrix Metalloproteinase 9 (pro-MMP-9) and Their Complex Pro-MMP-9/NGAL in Leukaemias. Cancers. 2014; 6: 796–812.
4.    Slats A, Taube C. Asthma and chronic obstructive pulmonary disease overlap: asthmatic chronic obstructive pulmonary disease or chronic obstructive asthma? Ther Adv Respir Dis. 2016; 10(1):57–71. doi: 10.1177/1753465815617082.
5.    Global Initiative for Asthma. Global strategy for asthma management and prevention. 2018.
6.    Sin D.D., Marc Miravitlles, David M. Mannino, et al. What is asthma-COPD overlap syndrome? Towards a consensus definition from a round table discussion. European Respiratory Journal Jun 2016, ERJ-00436-2016; DOI: 10.1183/13993003.00436-2016.
7.    Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease. Global strategy for the diagnosis, management, and prevention of COPD.2016.
8.    8.Ekberg-Jansson A, Andersson B, Bake B, et al. Neutrophil-associated activation markers in healthy smokers relates to a fall in DL(CO) and to emphysematous changes on high resolution CT. Respir Med 2001; 95: 363–373.
9.    Eagan TM, Damas JK, Ueland T, et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin: a biomarker in COPD. Chest. 2010;138(4):888–95.
10.    Iwamoto H, Gao J, Koskela J, et al. Differences in plasma and sputum biomarkers between COPD and COPD asthma overlap. Eur Respir J. 2014; 43(2): 421–9.
11.    Jing Gao, Hiroshi Iwamoto, Jukka Koskela, et al. Characterization of sputum biomarkers for asthma–COPD overlap syndrome. International Journal of COPD 2016:11:2457-2465.
12.    12.Betsuyaku T, Nishimura M, Takeyabu K, et al. Neutrophil granule proteins in bronchoalveolar lavage fluid from subjects with subclinical emphysema. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159: 1985–1991.
13.    Cowland JB, Sorensen OE, Sehested M, et al. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin is up-regulated in human epithelial cells by IL-1 beta, but not by TNF-alpha. J Immunol 2003; 171: 6630–6639.
14.    Yan L, Borregaard N, Kjeldsen L, et al. The high molecular weight urinary matrix metalloproteinase (MMP) activity is a complex of gelatinase B/MMP-9 and neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL). Modulation of MMP-9 activity by NGAL. J Biol Chem 2001; 276: 37258–37265.
15.    Христова Ж, Цачев К. Нови структурни биомаркери за оценка на реналната функция и ранно диагностициране на остро бъбречно увреждане. Мед Преглед, 2013;49(4): 5-13.
16.    Jing Wang, Huajie Lv, Zhuang Luo, et al.Plasma YKL-40 and NGAL are useful in distinguishing ACO from asthma and COPD. Respir Res. 2018; 19: 47. Published online 2018 Mar 20. doi: 10.1186/s12931-018-0755-6.PMCID: PMC5870925.
17.    Menezes AMB, Montes de Oca M, et al Increased risk of exacerbation and hospitalization in subjects with an overlap phenotype: COPD-asthma. Chest. 2014; 145(2):297–304. doi: 10.1378/chest.13-0622.
18.    Hardin M, Cho M, McDonald ML, Beaty T, Ramsdell J, Bhatt S, van Beek EJ, Make BJ, Crapo JD, Silverman EK, et al. The clinical and genetic features of COPD-asthma overlap syndrome. EurRespirJ. 2014; 44 (2): 341–350. doi: 10.1183/09031936.00216013.
19.    Rhee CK, Yoon HK, Yoo KH, et al. Medical utilization and cost in patients with overlap syndrome of chronic obstructive pulmonary disease and asthma. COPD 2014; 11:163-70.
20.    Vedel-Krogh S, Nielsen SF, Lange P, et al. Blood eosinophils and exacerbations in COPD: the Copenhagen General Population Study. Am J Respir Crit Care Med 2016; 193: 965–974.
21.    Yong Suk Jo1, Sung Ok Kwon, Jeeyoung Kim, Woo Jin Kim. Neutrophil gelatinase-associated lipocalin as a complementary biomarker for the asthma-chronic obstructive pulmonary disease overlap .J Thorac Dis 2018; 10(8): 5047-5056.