ISSN 2412-4036 (print)
ISSN 2713-1823 (online)

The state of lipid peroxidation processes and the antioxidant defense system in obstructive sleep breathing disorders

Miroshnichenko A.I., Petrova A.A., Ivanov K.M., Krasikov S.I.

Orenburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia
The aim is to identify peculiarities of changes in the intensity of lipid peroxidation (LP) processes and the activity of antioxidant defense factors in obstructive sleep breathing disorders (OSBD) of varying severity. Material and methods. 48 patients were examined complaining about snoring and excessive daytime sleepiness. They were divided into 4 groups. The 1st (control) group consisted of patients without OSBD (n=16), the 2nd – with mild OSBD (n=16), the 3rd – with moderate OSBD (n=8), and the 4th – severe OSBD (n=8). Cardiorespiratory monitoring was performed for OSBD detection; the severity of OSBD was estimated by the apnea/hypopnea index (AHI). The state of lipid peroxidation processes was evaluated by the content of diene conjugates (DC) and malondialdehyde (MDA) in the blood serum, the state of antioxidant protection – by changes in the activity of superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT). Data were considered reliable at a significance level of p <0,05. Results. In all groups, indicators of saturation of blood oxygen during wakefulness (Bas SpO2) were within the reference values and did not significantly differ. The values of the minimum SpO2 (Min SpO2) during sleep in patients of the 2nd and 3rd groups did not significantly differ between themselves and the values of patients in the control group. In patients of the 4th group, Min SpO2 was lower than in patients of the control and 2nd groups, respectively, by 11,9 (p <0,001) and 8,8% (p=0,002). In the control group, the values of the degree of reduction of SpO2 (∆SpO2) were the smallest. Index ∆SpO2 in the 4th group was higher by 86,9% than in the control (p=0,0001) and 66,6% than in the 2nd group (p=0,002), however, the differences in Δ SpO2 in the control, 2nd and 3rd groups were not significant. The concentration of DC did not significantly differ in the examined groups. The increase in AHI was accompanied by an increase in the concentration of MDA: in patients of the 3rd group, its values were 25,1% higher than in patients of the control group (p=0,007), and 48,4% higher compared to patients of the 2nd group (p=0,005); in patients of the 4th group – by 45,5 (p=0,004) and 72,5% (p=0,003), respectively. In the control group, the maximum values of SOD and CAT activity in serum were observed. In the 2nd group, the activity of CAT and SOD was significantly lower by 13,6 and 13,5%, respectively, than in the control group; in the 3rd group – by 14,7 and 33,7%, respectively; in the 4th group – by 19,4 and 35,9%, respectively. Conclusion. Hypoxia, increasing with OSBD progression, leads to an increase in the activity of LP processes due to an increase in the concentration of MAD in the blood serum, as well as to a decrease in the activity of antioxidant defense factors SOD and CAT. Performing individual therapeutic measures aimed at preventing the development of episodes of respiratory arrest in sleep and hypoxemia can lead to the normalization of LP processes and the antioxidant defense system.

Keywords

obstructive sleep disturbances
lipid peroxidation
antioxidant defense system

Обструктивные нарушения дыхания во сне (ОНДС) – важная проблема современного здравоохранения: ими страдают около 5–10 % мужчин в популяции [1]. Существующие данные литературы о влиянии ОНДС на процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность факторов антиоксидантной защиты противоречивы. Согласно одним сведениям, у пациентов с ОНДС наблюдается уменьшение генерации активных форм кислорода лейкоцитами, а также увеличение уровня малонового диальдегида (МДА), свидетельствующее об активации процессов ПОЛ [2]. В других исследованиях обнаружено отсутствие различий в уровне активности процессов ПОЛ и общей антиоксидантной способности между пациентами с ОНДС и контрольной группой [3]; также в этих исследованиях установлено, что интенсивность процессов ПОЛ у больных с ОНДС связана не со степенью тяжести этого состояния, а с сопутствующим ожирением и курением [4]. В связи с этим представляет интерес уточнение характера изменений активности процессов ПОЛ при ОНДС.

Цель исследования – выявить особенности изменения интенсивности процессов ПОЛ и активности факторов антиоксидантной защиты при различной степени тяжести ОНДС.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Исследование одобрено Локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России.

Критерии включения: мужской пол, возраст 30–69 лет, наличие ОНДС, информированное добровольное согласие пациента на участие в исследовании.

Критерии исключения: заболевания, приводящие к активации процессов ПОЛ, отказ от участия в исследовании.

Согласно критериям включения были обследованы 48 пациентов с жалобами на храп и избыточную дневную сонливость. По результатам кардиореспираторного мониторинга обследуемые были разделены на 4 группы:

  • 1-я (контрольная) группа – 16 пациентов без ОНДС;
  • 2-я группа – 16 пациентов с ОНДС легкой степени;
  • 3-я группа – 8 пациентов с ОНДС средней степени;
  • 4-я группа – 8 пациентов с ОНДС тяжелой степени.

Средний возраст в 1-й группе был равен 52,0 (39,5; 60,25) годам, во 2-й – 57,5 (54,0; 60,0), в 3-й – 57,0 (54,75; 59,0), в 4-й – 53,5 (50,75; 57,0). Достоверных различий между группами выявлено не было (р=0,523).

Диагноз ОНДС устанавливался согласно The International Classification of Sleep Disorders, Third Edition, 2014. Степень тяжести ОНДС определялась по индексу апноэ/гипопноэ (ИАГ): легкая степень – 5–15 событий в час (соб./ч), средняя степень – 15–30 соб./ч, тяжелая степень – более 30 соб./ч.

Кардиореспираторный мониторинг проводился по стандартной методике с помощью скриннинговой системы ApneaLink (ResMed, Германия) с регистрацией следующих показателей: величина носового потока, сатурация кислорода крови (SpO2), частота пульса.

Состояние процессов ПОЛ оценивали по содержанию диеновых конъюгат (ДК) в плазме на основе классического метода Placer Z. [5] и по уровню МДА [6], состояние антиоксидантной защиты – по изменению активности супероксиддисмутазы (СОД) [7] и каталазы (КАТ) [8] эритроцитов. Забор крови для исследования осуществлялся утром после проведения кардиореспираторного мониторинга.

Данные, полученные в результате исследования, были обработаны с помощью программного комплекса Statistica 10 с использованием непараметрических методов статистики. Данные представлены в виде Me (Q1; Q3). Для оценки межгрупповых различий значений признаков применяли H-критерий Краскелла–Уоллиса. Анализ зависимости между признаками осуществлялся путем вычисления коэффициента корреляции Спирмена (r). Данные считали достоверными при уровне значимости р <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Показатели, полученные при проведении кардиореспираторного мониторинга, представлены в таблице. Во всех группах показатели SpO2, зарегистрированной во время бодрствования (Bas SpO2), находились в пределах референсных значений и достоверно не различались. Значения минимальной SpO2 (Min SpO2) во время сна у пациентов 2-й и 3-й групп достоверно не различались между собой и значениями у пациентов контрольной группы. В то же время у пациентов 4-й группы Min SpO2 была ниже, чем в контрольной группе и 2-й группе на 11,9 (p<0,001) и на 8,8% (p=0,002) соответственно. В контрольной группе показатели степени снижения SpO2 (∆SpO2) были наименьшими.

104-1.jpg (189 KB)

Следует отметить, что по мере увеличения ИАГ этот показатель увеличивался, достигая наибольших значений у пациентов 4-й группы. Анализ достоверности различий между обследованными группами позволил заключить, что показатель ∆SpO2 в 4-й группе был выше на 86,9%, чем в контрольной группе (p=0,0001), и на 66,6%, чем во 2-й группе (p=0,002), однако различия значений ∆SpO2 контрольной, 2-й и 3-й групп не достоверны.

Изменение концентрации продуктов ПОЛ в зависимости от степени ОНДС представлено на рисунке 1. Концентрация ДК достоверно не различалась в обследованных группах. Увеличение ИАГ сопровождалось ростом концентрации МДА. У пациентов 3-й группы ее значения были на 25,1% выше, чем у пациентов контрольной группы (p=0,007), и на 48,4% выше по сравнению со 2-й группой (p=0,005). У пациентов 4-й группы значения этого показателя, по сравнению с контрольной и 2-й группами, были выше на 45,5 (p=0,004) и 72,5% (p=0,003) соответственно.

105-1.jpg (148 KB)

Анализ активности факторов системы антиоксидантной защиты позволил выявить следующие особенности (рис. 2). В контрольной группе наблюдались максимальные значения активности СОД и КАТ в сыворотке крови. По мере увеличения степени тяжести ОНДС происходило снижение активности факторов антиоксидантной защиты. Так, во 2-й группе по сравнению с контрольной активность КАТ и СОД была достоверно ниже на 13,6 и 13,5% соответственно, в 3-й группе – на 14,7 и 33,7% соответственно, в 4-й группе – на 19,4 и 35,9% соответственно.

Увеличение концентрации МДА свидетельствует об активации ПОЛ [2]. При этом следует отметить, что интенсивность процессов ПОЛ увеличивалась при нарастании степени тяжести дыхательных расстройств в течение ночи. Полученные в настоящем исследовании данные согласуются с результатами других исследователей, установивших, что уровень окислительного стресса зависит от степени ночной гипоксемии [9, 10, 11], гиперкапнии и тяжести ОНДС [2].

Сравнение полученных данных концентрации продуктов ПОЛ и активности факторов системы антиоксидантной защиты позволяет выявить следующие закономерности: у пациентов с ОНДС легкой степени наблюдается тенденция к снижению концентрации МДА на фоне уменьшения активности факторов антиоксидантной защиты по сравнению с пациентами без ОНДС. Однако по мере нарастания степени тяжести ОНДС наблюдается прогрессирующее увеличение концентрации МДА на фоне уменьшения активности факторов системы антиоксидантной защиты. Согласно данным литературы, полученные результаты можно объяснить возникновением адаптации к гипоксии у пациентов с ОНДС легкой степени с последующим развитием дезадаптации к прогрессирующей ночной гипоксемии [12].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

  1. Нарастающая по мере прогрессирования ОНДС гипоксия приводит к увеличению активности процессов ПОЛ за счет увеличения концентрации МДА в сыворотке крови, а также к снижению активности таких факторов антиоксидантной защиты, СОД и КАТ.
  2. Проведение индивидуальных лечебных мероприятий, направленных на предотвращение развития эпизодов остановок дыхания во сне и гипоксемии, могут приводить к нормализации процессов ПОЛ и системы антиоксидантной защиты.

References

  1. Чазова И.Е., Литвин А.Ю. Синдром обструктивного апноэ сна и связанные с ним сердечно-сосудистые осложнения. Медицина критических состояний. 2010; 1: 3–10. [Chazova I.E., Litvin A.Yu. Obstructive sleep apnea syndrome and associated cardiovascular complications. Meditsina kriticheskikh sostoyaniy. 2010; 1: 3–10 (In Russ.)]
  2. Ан Г.В., Пальман А.Д., Даниляк И.Г. Свободно-радикальные процессы и их динамика при лечении терапевтических больных с синдромом обструктивного апноэ во сне. Клиническая геронтология. 2005; 5: 20–24. [An G.V., Palman A.D., Danilyak I.G. Free radical processes and their dynamics in the treatment of therapeutic patients with obstructive sleep apnea. Klinicheskaya gerontologiya. 2005; 5: 20–24. (In Russ.)]
  3. Ntalapascha M., Makris D., Kyparos A. et al. Oxidative stress in patients with obstructive sleep apnea syndrome. Sleep Breath. 2013; 17(2): 549–55. doi: 10.1007/s11325-012-0718-y.
  4. Simiakakis M., Kapsimalis F., Chaligiannis E. et al. Lack of effect of sleep apnea on oxidative stress in obstructive sleep apnea syndrome (OSAS) patients. PLoS One. 2012; 7(6): e39172. doi: 10.1371/journal.pone.0039172.
  5. Placer Z. Lip peroxidation systeme im biologischen material. Nahrung. 1968; Bd. 12: 679.
  6. Ohkawa H., Ohishi N., Yagi K. Assay for lipid peroxides in animal tissues by thiobarbituric acid reaction. Anal Biochem. 1979; 2: 351–58. doi:10.1016/0003-2697(79)90738-3.
  7. Cирота Т.В. Новый подход в исследовании процесса аутоокисления адреналина и использование его для измерения активности супероксиддисмутазы. Вопросы медицинской химии. 1999; 3: 263–272. [ Sirota T.V. A new approach to the study of the process of autooxidation of adrenaline and its use to measure the activity of superoxide dismutase. Voprosy meditsinskoy khimii. 1999; 3: 263–272 (In Russ.)]
  8. Zuck H. Catalase. Methods of enzymatic analysis. Pergamon Press. 1963: 885–94.
  9. Lloret A., Buj J., Badia M.C. et al. Obstructive sleep apnea: arterial oxygen desaturation coincides with increases in systemic oxidative stress markers measured with continuous monitoring. Free Radic Biol Med. 2007; 42(6): 893–94. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2006.10.051.
  10. Lavie L., Vishnevsky A., Lavie P. Evidence for lipid peroxidation in obstructive sleep apnea. Sleep. 2004; 27: 123–28.
  11. Canino B., Hopps E., Calandrino V. et al. Nitric oxide metabolites and erythrocyte deformability in a group of subjects with obstructive sleep apnea syndrome. Clin Hemorheol Microcirc. 2015; 59: 45–52. doi: 10.3233/CH-141815.
  12. Мадаева И.М., Петрова В.А., Колесникова Л.И., Шевырталова О.Н. Синдром обструктивного апноэ/гипопноэ сна и перекисное окисление липидов. Пульмонология. 2009; 2: 65–69. [Madaeva I.M., Petrova V.A., Kolesnikova L.I., Shevyrtalova O.N. Obstructive sleep apnea/hypopnea syndrome and lipid peroxidation. Pul'monologiya. 2009; 2: 65–69 (In Russ.)].

About the Authors

Anastasia I. Miroshnichenko, postgraduate student of the Department of propaedeutics of internal diseases of Orenburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 460001, Orenburg, 27 2nd Pugachevskaya Str. Tel.: +7 (912) 352-27-70. E-mail: miroshni4enko.nast@yandex.ru
Alena A. Petrova, assistant of the Department of chemistry of Orenburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 460000, Orenburg, 7 Parkovy drive. Tel.: +7 (922) 836-91-81. E-mail: k_chemistry@orgma.ru
Konstantin M. Ivanov, MD, professor, head of the Department of propaedeutics of internal diseases of Orenburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 460022, Orenburg, 8/1 Narodnaya Str. Tel.: +7 (987) 340-39-94. E-mail: kmiwanov@mail.ru
Sergey I. Krasikov, MD, professor, head of the Department of chemistry of Orenburg State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia. Address: 460000, Orenburg, 7 Parkovy drive. Tel.: +7 (922) 625-01-46. E-mail: k_chemistry@orgma.ru
By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.