Význam měření eozinofilního kationického proteinu 
v séru při dlouhodobém monitorování pacientů 
s bronchiálním astmatem

Usefulness of Serial Measurement of Serum ECP in Long term Monitoring of Patients with Bronchial Asthma

Jan Chlumský¹

SOUHRN
Klinická kontrola bronchiálního astmatu a různé parametry zánětu dýchacích cest vykazují mezi sebou velmi malý, pokud vůbec nějaký vztah. Cílem současné studie bylo zhodnotit význam opakovaného měření sérových hodnot ECP v dlouhodobém sledování pacientů s perzistujícím astmatem. 43 pacientů s perzistujícím astmatem bylo randomizováno do 2 skupin, A se standardním sledováním podle strategie ČIPA a B využívající k hodnocení klinické kompenzace a úpravě steroidní léčby pravidelné měření sérových hladin ECP a skóre příznaků. V průběhu 18 měsíčního sledování nebyl mezi skupinami zjištěn statisticky významný rozdíl v četnosti exacerbací astmatu (skupina A 0,66 exacerbace/pacient/rok, skupina B 0,6 exacerbace/pacienta/rok, NS). Ve skupině B došlo v průběhu sledování ke zlepšení hodnot FEV₁, které téměř dosáhlo statistické významnosti (74±24% vs. 81±22%, p = 0,071).
Pravidelné měření koncentrace ECP v séru má ve srovnání se standardní strategií stejně omezený význam při dosažení optimální klinické kontroly perzistujícího bronchiálního astmatu.
Klíčová slova: bronchiální astma, klinická kontrola, exacerbace, ECP, PEF

SUMMARY
There is only weak, if any, relationship between clinical control and different markers of airway inflammation. The aim of the present study was to investigate usefulness of repeated measurement of serum ECP in long term monitoring of persistent bronchial asthma. 43 patients with persistent asthma were randomised into 2 groups, A standard monitoring according to national guidelines ČIPA, and B using serial ECP measurement and symptom score for clinical assessment and adjusting steroid dose. During 18 month of follow up there were no differences in exacerbation rates between groups (group A: 0,66 exac./pat./year, group B: 0,6 exac./pat./year, NS). Patients in group B showed improvement in FEV₁, which almost reached statistical significance (74±24% vs. 81±22%, p = 0,071).
Serial measurement of serum ECP is as well as standard strategy of limited value in gaining optimal clinical control in persistent bronchial asthma.
Key words: bronchial asthma, clinical control, exacerbation, ECP, PEF 

Klasifikace tíže bronchiálního astmatu i intenzita protizánětlivé terapie je podle posledních mezinárodních i národních doporučení o diagnostice a léčbě bronchiálního astmatu určena frekvencí a tíží jeho příznaků, ventilačními parametry a eventuálně jejich kolísáním (1). Příznaky astmatu a tíže ventilační poruchy však mají velmi malý, pokud vůbec nějaký vztah ke stupni zánětu dýchacích cest (3, 14). Prvotním cílem léčby astmatu by proto mělo být potlačení zánětu dýchacích cest, které by mělo vést k dokonalé klinické kontrole onemocnění (15). V současné době stále zůstává nedořešeno, který z dostupných markerů nejlépe odráží zánět dýchacích cest pacientů s bronchiálním astmatem.

Eozinofilní kationický protein (ECP) patří mezi bazické proteiny eozinofilních leukocytů uvolňované při jejich aktivaci. Bylo prokázáno, že jeho hodnota v séru, ve sputu i bronchoalveolární tekutině odráží stupeň bronchiální obstrukce a do určité míry i klinickou tíži bronchiálního astmatu (9, 12, 17). Sérová hodnota ECP se zvyšuje v průběhu akutních exacerbací a expozici alergenům a v průběhu podávání systémových steroidů postupně klesá k normálním hodnotám (6, 7, 11). V současné době však existují jen ojedinělé zkušenosti s použitím ECP při monitorování pacientů s bronchiálním astmatem a k vedení jejich protizánětlivé terapie. Cílem naší studie bylo zhodnotit význam opakovaného měření sérových hodnot ECP v dlouhodobém sledování pacientů s perzistujícím astmatem.

Metodika

Pacienti
43 pacientů s perzistujícím bronchiálním astmatem (tab. 1) bylo zařazeno do této otevřené, randomizované, prospektivní studie trvající 18 měsíců. Všichni pacienti splňovali definici bronchiálního astmatu podle národního doporučení České iniciativy pro astma, měli zjištěnu bronchiální obstrukci reverzibilní spontánně nebo při léčbě nebo diurnální variabilitu vrcholové výdechové rychlosti (PEF) větší než 20% dokumentovanou alespoň ve 4 z posledních 14 dnů před zahájením studie. Atopie byla vyšetřována pomocí standardizovaných intradermálních prick-testů (Stallergen, Francie) s následujícími alergeny: směs pylů stromů, směs pylů trav, směs pylů plevelů, směs roztočů, směs plísní, srst psa a srst kočky. Jako pozitivní reakce byla hodnocena indurace s průměrem větším než 3mm alespoň na jeden z testovaných alergenů. Studie byla schválena místní etickou komisí nemocnice a všichni pacienti dali ke své účasti informovaný souhlas.

Design studie
Šlo o otevřenou, randomizovanou, paralelní, prospektivní studii v délce trvání 18 měsíců. Během vstupního 2 týdenního období byly hodnoceny standardní parametry kontroly onemocnění dle doporučení ČIPA. Při randomizaci byli pacienti náhodně rozděleni do 2 paralelních skupin, které se lišily způsobem monitorování kontroly astmatu a kritérii k úpravě protizánětlivé terapie. Skupina A (strategie ČIPA) byla sledována pomocí skóre příznaků vyjádřeným frekvencí aplikace krátkodobě účinkujících inhalačních beta-2 agonistů, ranních hodnot PEF a její diurnální variability. Skupina B (strategie ECP) byla sledována pomocí skóre příznaků vyjádřeným frekvencí aplikace krátkodobě účinkujících inhalačních beta-2 agonistů a sérových hodnot ECP. K úpravě terapie bylo použito kombinace sledovaných parametrů, přičemž ten, který se nacházel mimo rozmezí určující kontrolu onemocnění byl pro změnu rozhodující. K úpravě terapie docházelo ve skupině A v den klinické kontroly, ve skupině B telefonickou konzultací za 2 týdny po příslušné klinické kontrole, kdy byla známa koncentrace ECP v séru. V tab. 2 jsou upřesněna kritéria pro úpravu protizánětlivé terapie, ke které docházelo v tříměsíčních intervalech. Za primární sledovaný parametr byla zvolena frekvence exacerbací astmatu a hodnota FEV₁ měřená před bronchodilatačním testem i po něm.

Pro účely této studie byla stanovena následující definice exacerbace astmatu.

U skupiny A: zhoršení symptomatologie vedoucí ke zvýšení frekvence aplikace krátkodobě účinkujících inhalačních beta-2 agonistů minimálně na dvojnásobek a/nebo pokles ranních hodnot PEF o 30% a více, eventuálně zvýšení diurnální variability na 30% a více v průběhu minimálně 2 po sobě následujících dnů.

U skupiny B: zhoršení symptomatologie vedoucí ke zvýšení frekvence aplikace krátkodobě účinkujících inhalačních beta-2 agonistů minimálně na dvojnásobek v průběhu minimálně 2 po sobě následujících dnů. Pokles FEV₁ o 30% a více oproti výchozí hodnotě, zjištěný při klinické kontrole u pacienta z kterékoliv skupiny, byl rovněž považován za exacerbaci astmatu.

Terapie
Úprava terapie byla v této studii představována změnou dávky IKS, eventuálně SKS. Při splnění kritérií ke snížení dávky, byla dávka IKS (event. SKS) snížena na 1/2 (nejbližší dávku odpovídající 1/2 původní dávky), při splnění kritérií ke zvýšení dávky byla dávka IKS (event. SKS) zdvojnásobena. Při exacerbaci astmatu byla dávka IKS zdvojnásobena a podán náraz methylprednisolonu 16mg ráno po 3 následující dny. Dávky povolené přídavné medikace nebylo povoleno v průběhu studie měnit. Pacienti směli během studie užívat všechny antiastmatické léky s výjimkou inhalačních anticholinergik, kromonů, perorálně či parenterálně aplikovaných beta-2 agonistů, mukolytik a krátkodobě účinkujících teofylinových preparátů v jakékoliv formě.

Měření PEF a spotřeba krátkodobě účinkujících inhalačních beta-2 agonistů
PEF byla měřena elektronickým výdechoměrem AMOS-1 (Jaeger-Toennis, SRN) dvakrát denně, ráno a večer před použitím léků, nejlepší ze 3 následných měření bylo uchováváno v paměti přístroje. V den klinické kontroly byla měření přenesena pomocí komunikačního programu do stolního počítače a vyhodnocena, včetně kvality provedených měření a compliance s monitorovacím postupem. Spotřeba inhalačních beta-2 agonistů byla vyjádřena počtem aplikací za týden. Posledních 14 dnů před klinickou kontrolou bylo použito k výpočtu diurnální variability PEF a frekvence aplikace krátkodobě účinkujících inhalačních beta-2 agonistů.

Měření ECP
Měření ECP bylo prováděno imunofluorescenční metodou standardním způsobem dle návodu výrobce (CAP, Pharmacia, Švédsko).

Měření plicních funkcí
Křivka průtok-objem byla měřena spirometrem ZAN (ZAN, SRN). Nejlepší ze 3 manévrů byl použit k hodnocení. Po základním měření byl proveden standardní bronchodilatační test s použitím 0,4mg salbutamolu pomocí práškového inhalátoru (Buventol, Orion, Finsko). 12 hodin před vyšetřením nesmělo být aplikováno bronchodilatans.

Statistická analýza
Normalita sledovaných veličin byla testována Kolmogorovovým-Smirnovovým testem. Vztahy mezi veličinami byly hodnoceny Spearmanovým korelačním koeficientem. Rozdíly mezi skupinami byly hodnoceny nepárovým t-testem a analýzou kovariance (ANCOVA) zohledňující rozdíly hodnot vstupních parametrů, zatímco k hodnocení změn uvnitř skupin byl použit párový t-test. Rozdíly v četnosti exacerbací byly hodnoceny exaktním Fisherovým testem a pro hodnocení incidence exacerbací byla pro obě skupiny sestrojena Kaplan-Meierova křivka přežití. Hodnota p < 0,05 byla považována za statisticky významnou.

Výsledky

Základní demografické údaje pacientů jsou uvedeny v tabulce 1. Do studie vstoupilo 43 pacientů všech tíží perzistujícícho astmatu, z nichž většina odpovídala středně těžké a těžké formě. Všichni pacienti měli prokázánu časnou přecitlivělost alespoň na jeden z testovaných alergenů. 23 pacientů bylo randomizováno do skupiny A a 20 do skupiny B. Celkem 3 pacienti (2 ze skupiny A a 1 ze skupiny B) nedokončili 18 měsíční sledování, 1 ze skupiny A z důvodu nedodržení protokolu studie, ostatní 2 (po jednom z každé skupiny) z důvodu nedodržení termínů klinických kontrol. Zmínění 3 pacienti nebyli zahrnuti do žádných ze statistických hodnocení.

Mezi skupinami nebyly s výjimkou zastoupení pohlaví v žádném ze základních vstupních či demografických parametrů statisticky významné rozdíly. Obě skupiny vykazovaly stejný stupeň kontroly onemocnění, hodnocený podle frekvence příznaků, aplikace únikové terapie, dávky IKS či systémově podávaných glukokortikosteroidů (SKS), hodnot ventilačních parametrů a počtu pacientů užívajících SKS a/nebo přídavnou terapii dlouhodobě účinkujícími inhalačními beta-2 agonisty či teofylinovými preparáty.

Vzájemné závislosti vstupních parametrů
Ve skupině A byla zjištěna vzájemná závislost hodnot PEF měřených elektronickým výdechoměrem se spirometrickými hodnotami FEV₁ a PEF (p<0,05 pro oba parametry). Vztahy mezi ostatními parametry nedosahovaly statistické významnosti.

Ve skupině B byla zjištěna slabá, ale statisticky významná závislost mezi koncentrací ECP v séru a frekvenci aplikace únikové terapie (p=0,05, obr. 1). Nebyla zjištěna žádná závislost mezi ventilačními parametry a sérovou koncentrací ECP.

Primární sledované parametry
Exacerbace astmatu. Mezi skupinami nebyl zjištěn statisticky významný rozdíl v počtu exacerbací astmatu ani neplánovaných návštěv (obr. 2). Ve skupině A došlo k 21 exacerbacím, což představuje 0,66 exacerbace na pacienta a rok, zatímco ve skupině B bylo zaznamenáno 17 exacerbací, což odpovídá 0,6 exacerbací na pacienta a rok. Mezi oběma skupinami nebyl zaznamenán žádny statisticky významný rozdíl v počtu pacientů, kteří zůstali po celou dobu studie bez exacerbace (28% vs. 34%, p < 0,05). Pomocí hodnocení Kaplan-Meierovy křivky přežití rovněž nebyl mezi skupinami zjištěn rozdíl v době do první exacerbace astmatu (obr. 4).

Hodnocení charakteristik jednotlivých akutních exacerbací ve skupině A ukázalo, že 47% měření PEF, které vykazovaly hodnoty nižší než 80% osobních maximálních hodnot, byly způsobeny malým výdechovým úsilím. V průběhu všech exacerbací nebyl rozpoznán ani jediný pacient, u kterého by došlo ke zvýšení variability PEF nad 20%, přičemž jen 38% exacerbací bylo doprovázeno poklesem PEF o 30% a více.

Ve skupině B bylo zaznamenáno 25% exacerbací, které nebyly doprovázeny vzestupem sérové koncentrace ECP.

Žádná z exacerbací astmatu nevedla k hospitalizaci ani jednoho z pacientů.

Ventilační parametry. V průběhu 18 měsíčního sledování nedošlo k významným změnám ventilačních parametrů, změna FEV₁ (před aplikací bronchodilatancia) ve skupině B dosáhla téměř statistické významnosti (74±24% vs. 81±22%, p=0,071, obr. 3). Při hodnocení jednotlivých ventilačních parametrů nebyly mezi skupinami na konci studie zjištěny žádné statisticky významné rozdíly.

Ostatní parametry
V průběhu 18 měsíců sledování nebyly v rámci skupin ani mezi nimi zaznamenány statisticky významné rozdíly v dávce IKS a SKS ani ve frekvenci aplikace únikové terapie.

Diskuse

Výsledky této studie ukázaly, že mezi pacienty se středně těžkým až těžkým bronchiálním astmatem lze s použitím standardní strategie monitorování jen v malém procentu dosáhnout optimální klinické kontroly onemocnění. Opakované měření sérové koncentrace ECP v pravidelných intervalech sice mírně zlepšilo ventilační parametry a snížilo výskyt exacerbací astmatu, rozdíl mezi skupinami však nedosáhl statistické významnosti.

Zajímavým zjištěním bylo, že ve skupině A bylo měření PEF použito ke zvýšení dávek IKS (popřípadě SKS) jen v menšině případů (38%). Většina exacerbací podle výše stanovené definice byla určena četností příznaků a aplikací záchranné medikace. Možným vysvětlením je skutečnost, že se frekvence příznaků obvykle zvyšuje ještě před tím, než dojde k významnějšímu poklesu ventilačních parametrů (16). Z tohoto pohledu je pravděpodobné, že hranice poklesu o 30% oproti výchozí osobní maximální hodnotě, stanovená pro tuto studii, je velmi málo citlivá k včasnému rozpoznání nastupující exacerbace (2). V této studii bylo rovněž zaznamenáno relativně vysoké zastoupení pacientů, u nichž byla zvýšená symptomatologie astmatu doprovázena nižším výdechovým úsilím, a proto byla validita hodnocení záznamů PEF v některých případech snížena.

Ačkoliv byla v literatuře opakovaně popisována negativní závislost mezi ventilačními parametry a koncentrací ECP (4, 9), v této studii se při vstupním vyšetření takový vztah prokázat nepodařilo. Jedním z důvodů může být relativně malý počet pacientů pro jednorázové, průřezové srovnání. Vzhledem k tomu, že koncentrace ECP v séru odráží nepřímo stupeň aktivace eosinofilních leukocytů v celém organismu, nelze vyloučit, že byla jeho hladina ovlivněna souběžným onemocněním, jako např. alergickou rinitidou (10, 13).

Porovnáním obou strategií monitorování pacientů s bronchiálním astmatem lze z výsledků usuzovat na pouze malý přínos použití pravidelného měření sérových koncentrací ECP. Oproti standardní strategii vedlo pravidelné měření ECP v séru ke zlepšení ventilace, které téměř dosahovalo statistické významnosti, četnost exacerbací však zůstala prakticky neovlivněna. Snaha o využití ECP při monitorování pacientů s astmatem byla vedena zkušenostmi, které prokazovaly jeho krátkodobou předpovědní hodnotu (5, 7). Zvýšení dávek IKS je obvykle doprovázeno zlepšením ventilačních parametrů a poklesem sérových koncentrací ECP (18), proto je pozorování zvýšení hodnot FEV₁ s použitím alternativní strategie, ve které byla léčba vedena koncentrací ECP, očekávaným jevem. V literatuře není dosud, alespoň pokud je autorovi známo, publikována práce, která by prokazovala ovlivnění frekvence akutních exacerbací na základě dlouhodobého (alespoň 12 měsíčního) monitorování sérových koncentrací ECP. 12 měsíční studie, která prokázala snížení četnosti akutních exacerbací u části pacientů, jimž byla dávka IKS v průběhu sledování zvyšována, nebyla randomizovaná ani paralelní a využívala ke srovnání pouze klinické údaje předchozího období pacientů (18). Ani v krátkodobějších studiích nebyl dosud prokázán významnější přínos měření sérových koncentrací ECP k ovlivnění exacerbací astmatu. Význam měření ECP v séru byl podobně jako monitorování PEF relativně malý v dosažení klinické kontroly astmatu (8).

1. Strategie diagnostiky, léčby a prevence bronchiálního astmatu v ČR. Jalna 1996.

2. Chan-Yeung M, Chang JH, Manfreda J et al. Changes in peak flow, symptom score, and the use of medications during acute exacerbations of asthma. Am J Respir Crit Care Med 1996; 154(4 Pt 1): 889-93.

3. Chlumsky J, Pokorna H. [Relation between clinical severity of bronchial asthma and degree of airway inflammation assessed by the eosinophilic leukocyte count in induced sputum]. Vnitr Lek 2001; 47(9): 604-8.

4. Di Lorenzo G, Pacor ML, Morici G et al. Measurement of inflammatory mediators of eosinophils and lymphocytes in blood in acute asthma: serum levels of ECP influence the bronchodilator response. Int Arch Allergy Immunol 2002; 127(4): 308-15.

5. Fujisawa T, Terada A, Atsuta J et al. Clinical utility of serum levels of eosinophil cationic protein (ECP) for monitoring and predicting clinical course in childhood asthma. Clin Exp Allergy 1998; 28(1): 19-25.

6. Kleinau I, Niggemann B, Wahn U. Individual time-courses of ECP and EPX during allergen provocation tests in asthmatic children. Pediatr Allergy Immunol 1995; 6(2): 109-18.

7. Kunkel G, Ryden AC. Serum eosinophil cationic protein (ECP) as a mediator of inflammation in acute asthma, during resolution and during the monitoring of stable asthmatic patients treated with inhaled steroids according to a dose reduction schedule. Inflamm Res 1999; 48(2): 94-100.

8. Lowhagen O, Wever AM, Lusuardi M et al. The inflammatory marker serum eosinophil cationic protein (ECP) compared with PEF as a tool to decide inhaled corticosteroid dose in asthmatic patients. Respir Med 2002; 96(2): 95-101.

9. Parra A, Prieto I, Sanz ML et al. Serum ECP levels in asthmatic patients: comparison with other follow-up parameters. Allergy Asthma Proc 1996; 17(4): 191-7.

10. Remes S, Korppi M, Remes K et al. Serum eosinophil cationic protein (ECP) and eosinophil protein X (EPX) in childhood asthma: the influence of atopy. Pediatr Pulmonol 1998; 25(3): 167-74.

11. Robinson DS, Assoufi B, Durham SR et al. Eosinophil cationic protein (ECP) and eosinophil protein X (EPX) concentrations in serum and bronchial lavage fluid in asthma. Effect of prednisolone treatment. Clin Exp Allergy 1995; 25(11): 1118-27.

12. Ronchi MC, Piragino C, Rosi E et al. Do sputum eosinophils and ECP relate to the severity of asthma? Eur Respir J 1997; 10(8): 1809-13.

13. Sin A, Terzioglu E, Kokuludag A et al. Serum eosinophil cationic protein (ECP) levels in patients with seasonal allergic rhinitis and allergic asthma. Allergy Asthma Proc 1998; 19(2): 69-73.

14. Sont JK, Han J, van Krieken JM et al. Relationship between the inflammatory infiltrate in bronchial biopsy specimens and clinical severity of asthma in patients treated with inhaled steroids. Thorax 1996; 51(5): 496-502.

15. Sont JK, Willems LN, Bel EH et al. Clinical control and histopathologic outcome of asthma when using airway hyperresponsiveness as an additional guide to long-term treatment. The AMPUL Study Group. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159(4 Pt 1):1043-51.

16. Tattersfield AE, Postma DS, Barnes PJ et al. Exacerbations of asthma: a descriptive study of 425 severe exacerbations. The FACET International Study Group. Am J Respir Crit Care Med 1999; 160(2):594-9.

17. Virchow JC Jr, Holscher U, Virchow C Sr. Sputum ECP levels correlate with parameters of airflow obstruction. Am Rev Respir Dis 1992; 146(3):604-6.

18. Wever AM, Wever-Hess J, Hermans J. The use of serum eosinophil cationic protein (ECP) in the management of steroid therapy in chronic asthma. Clin Exp Allergy 1997; 27(5):519-29.