Segmentální bronchoprovokace s antigenem se používá ke studiu alergické reakce dýchacích cest. Bezprostřední reakce na antigen je spojena s aktivací žírných buněk, což způsobuje jejich uvolňování preformovaných mediátorů, včetně histaminu a tryptázy. Bronchoprovokační studie lze provádět za použití nízkých, středních nebo vysokých dávek antigenu, přičemž jako kontrola slouží fyziologický roztok. Krátce po výzvě fyziologickým roztokem nebo nízkou dávkou antigenu lze pomocí BAL získat pouze nízké koncentrace LTC4 (18). Při vyvolání vysoké dávky antigenu došlo k okamžitému zvýšení hladin LTC4, pravděpodobně v důsledku uvolnění žírných buněk po spuštění antigenu (18). Avšak 48 hodin po antigenní výzvě byl obraz zcela odlišný; antigenní výzva výrazně a v závislosti na dávce zvýšila množství LTC4 v tekutině BAL. Koncentrace LTC4 silně korelovala s počtem eozinofilů rekrutovaných do dýchacích cest (obr. 1), což naznačuje, že antigenní výzva způsobuje nábor a aktivaci eozinofilů.
Obr. 1. Korelace eozinofilů a LTC4 48 h po segmentální bronchoprovokaci antigenu. Zobrazena je regresní přímka (plná čára) a 95% hladiny spolehlivosti (tečkované čáry). Se svolením přetištěno z Reference 18.
Mechanismy náboru a aktivace eozinofilů nejsou zcela stanoveny; je však pravděpodobné, že eozinofily rekrutované do dýchacích cest uvolňují LTC4, kde mohou ovlivňovat tonus hladké svaloviny dýchacích cest a permeabilitu cév. S pozdní odpovědí na antigen je spojena tvorba prozánětlivých cytokinů, včetně IL-5. Tento cytokin je důležitý pro stimulaci produkce eozinofilů v kostní dřeni, nábor (nebo dostupnost pro nábor) eozinofilů do dýchacích cest a případně i funkci těchto buněk. Zda IL-5 nebo jiné cytokiny také rozhodují o uvolňování LTC4 z eozinofilů, nebylo dosud plně zjištěno.
V předběžné studii zahrnující čtyři pacienty s astmatem zvýšila inhalace LTE4 počet eozinofilů a neutrofilů nalezených ve slizničních biopsiích o 4 hodiny později (19). Průměrný počet eozinofilů byl 10krát vyšší než počet neutrofilů. Inhalace LTE4 tedy může nejen vyvolat obstrukci dýchacích cest, ale zdá se, že je také schopna usměrnit nábor eozinofilů.
Někteří pacienti s astmatem netolerují aspirin, což je odpověď, která zřejmě závisí na tvorbě cysLT. Tento stav se obvykle vyskytuje u jedinců, kteří mají nealergické astma s koexistujícími nosními polypy a sinusitidou a těžší astma. Po podání aspirinu těmto pacientům dochází k hlubokému poklesu FEV1 a s tím spojenému nárůstu nosních a očních příznaků (20). Tito jedinci mají často hlubokou rinoreu, která se objevuje v souvislosti s rozvojem obstrukce dýchacích cest. Vzhledem k tomu, že v nosním sekretu těchto pacientů lze detekovat tryptázu a histamin, zahrnuje tato reakce na aspirin pravděpodobně aktivaci žírných buněk. Po expozici aspirinu dochází u astmatických pacientů s citlivostí na aspirin k výraznému zvýšení vylučování LTE4 močí. U pacientů s astmatem, kteří nejsou citliví na aspirin, není toto zvýšení vylučování LTE4 močí pozorováno. Astma vyvolané aspirinem je tedy další situací, kdy je rozvoj obstrukce průtoku vzduchu spojen se zvýšenou produkcí cysLT. Protože aspirinem indukované astma není vždy spojeno se zvýšenou hyperreaktivitou dýchacích cest, zdá se, že tento syndrom je především akutní kontraktilní reakcí hladkého svalstva dýchacích cest, pro kterou jsou cysLT hlavním mediátorem.
Existují pozorování, která naznačují, že cysLT se zřejmě podílejí na zánětlivých složkách astmatu. Například antigenní výzva u některých pacientů s astmatem vyvolává obstrukci dýchacích cest v časné i pozdní fázi. FEV1 se sníží bezprostředně po podání antigenu a poté nastává druhá fáze obstrukce dýchacích cest přibližně o 6 hodin později. U pacientů, kteří vykazují reakci v časné i pozdní fázi, dochází k významnému zvýšení vylučování LTE4 močí v souvislosti s výzvou antigenu, přičemž vyšší hladiny LTE4 jsou zjištěny 6 až 7 h po výzvě antigenu (21) (obrázek 2). Pozdní fáze odpovědi je spojena se zvýšenou hyperreaktivitou dýchacích cest a zánětem dýchacích cest, což lze pozorovat při provedení BAL nebo slizniční biopsie. Lze tedy postulovat následující scénář: antigenní výzva vede k tvorbě cysLT, který následně signalizuje nábor eozinofilů. Nábor těchto buněk do dýchacích cest může způsobit citlivost bronchů na zánětlivé účinky a hyperreaktivitu. I když se zřejmě jedná o přílišné zjednodušení skutečných událostí, přesto ilustruje vztah těchto procesů k patofyziologii pozdní fáze reakce, která je modelem zánětu dýchacích cest.
Obr. 2. Změna FEV1 (%) u pěti subjektů, u nichž se vyvinula izolovaná pozdní astmatická reakce po inhalaci profesních senzibilizujících látek (uzavřený kruh) a po inhalaci příslušného ředidla (otevřený kruh). Znázorněny jsou také hladiny LTE4 v moči (průměr a SEM) měřené před inhalací ředidla (otevřené sloupce) nebo senzibilizujícího činidla (plné sloupce) mezi 2 až 3 hodinami a mezi 6 až 7 hodinami po inhalaci. Přetištěno z odkazu 21.
Ve studiích hodnotících epiteliální buňky a biopsie dýchacích cest od pacientů s astmatem byly zjištěny odlišné markery zvýšené tvorby leukotrienů. Bylo zjištěno, že počet buněk pozitivních na 15-lipoxygenázu v biopsiích bronchiální sliznice od pacientů s astmatem je významně vyšší než u zdravých osob (22). To zvyšuje možnost, že u pacientů s astmatem existuje větší celková kapacita pro tvorbu produktů lipoxygenázy.
Některé důkazy také poukazují na možnost, že cysLT hrají přímou roli při rozvoji hyperreaktivity dýchacích cest. Bylo prokázáno, že reaktivita na histamin se zvyšuje po inhalaci LTE4 – tento účinek byl maximální po 7 hodinách, ale stále patrný po 4 d (23). Naproti tomu methacholin reaktivitu na histamin neovlivňuje. V jiné studii nebyla reaktivita na histamin změněna po dobu 7 h po expozici fyziologickému roztoku nebo metacholinu. Reakce na histamin však byla zvýšena po inhalaci LTC4, LTD4 nebo LTE4 – s maximálním účinkem zaznamenaným po 4 h (24). Mechanismus, kterým cysLTs ovlivňovaly odpověď dýchacích cest na histamin, nebyl popsán. Je však lákavé spekulovat, že zahrnuje zánětlivé děje v dýchacích cestách a mohl by zahrnovat nábor eosinofilů, jak bylo dříve zaznamenáno po inhalaci LTE4 (19).