Segmentalna bronchoprovokacja z antygenem została wykorzystana do badania alergicznej odpowiedzi dróg oddechowych. Natychmiastowa odpowiedź na antygen jest związana z aktywacją komórek tucznych, powodując uwalnianie przez nie preformowanych mediatorów, w tym histaminy i tryptazy. Badania bronchoprowokacji mogą być wykonywane przy użyciu niskich, średnich lub wysokich dawek antygenu, z próbą z solą fizjologiczną jako kontrolą. Wkrótce po prowokacji solą fizjologiczną lub niską dawką antygenu, tylko niskie stężenia LTC4 mogą być odzyskane przez BAL (18). Po podaniu dużej dawki antygenu nastąpił natychmiastowy wzrost poziomu LTC4, przypuszczalnie w wyniku uwolnienia komórek tucznych po zadziałaniu antygenu (18). Jednak 48 h po prowokacji antygenem obraz był zupełnie inny; prowokacja antygenem wyraźnie i zależnie od dawki zwiększała ilość LTC4 w płynie BAL. Stężenie LTC4 silnie korelowało z liczbą eozynofilów rekrutowanych do dróg oddechowych (ryc. 1), co sugeruje, że wyzwanie antygenowe powoduje rekrutację i aktywację eozynofilów.
Fig. 1. Korelacja liczby eozynofilów i LTC4 48 h po bronchoprowokacji antygenem segmentalnym. Pokazano linię regresji (linia ciągła) i 95% poziomy ufności (linie przerywane). Przedrukowano z odniesienia 18 za zgodą.
Mechanizmy rekrutacji i aktywacji eozynofilów nie są w pełni ustalone; jednak prawdopodobnie eozynofile rekrutowane do dróg oddechowych uwalniają LTC4, gdzie mogą wpływać na napięcie mięśni gładkich dróg oddechowych i przepuszczalność naczyń. W związku z późną odpowiedzią na antygen dochodzi do wytwarzania cytokin prozapalnych, w tym IL-5. Cytokina ta jest ważna w stymulacji produkcji eozynofilów w szpiku kostnym, rekrutacji (lub dostępności do rekrutacji) eozynofilów do dróg oddechowych i prawdopodobnie funkcji tych komórek. Czy IL-5 lub inne cytokiny również determinują uwalnianie LTC4 z eozynofilów nie zostało jeszcze w pełni ustalone.
W badaniu wstępnym z udziałem czterech pacjentów z astmą, inhalacja LTE4 zwiększyła liczbę eozynofilów i neutrofili znalezionych w biopsji błony śluzowej 4 godziny później (19). Średnia liczba eozynofilów była 10-krotnie wyższa niż liczba neutrofili. Tak więc, inhalacja LTE4 nie tylko może powodować obturację dróg oddechowych, ale również wydaje się być zdolna do kierowania rekrutacją eozynofilów.
Niektórzy pacjenci z astmą nie tolerują aspiryny, odpowiedź, która wydaje się być zależna od wytwarzania cysLTs. Stan ten występuje zwykle u osób, które mają astmę niealergiczną ze współistniejącymi polipami nosa i zapaleniem zatok oraz cięższą astmę. Po podaniu aspiryny u tych chorych dochodzi do głębokiego spadku FEV1 i związanego z tym nasilenia objawów nosowo-ocznych (20). U tych osób często występuje głęboki nieżyt nosa, który pojawia się w połączeniu z rozwojem obstrukcji przepływu powietrza. Ponieważ tryptaza i histamina są wykrywalne w wydzielinie z nosa tych pacjentów, ta odpowiedź na aspirynę prawdopodobnie wiąże się z aktywacją komórek tucznych. Po ekspozycji na aspirynę, u pacjentów z astmą wrażliwych na aspirynę, obserwuje się znaczne zwiększenie wydalania LTE4 z moczem. U chorych na astmę, którzy nie są wrażliwi na aspirynę, nie obserwuje się takiego wzrostu wydalania LTE4 z moczem. Tak więc, astma aspirynowa jest kolejną sytuacją, w której rozwój obstrukcji przepływu powietrza wiąże się ze zwiększoną produkcją cysLT. Ponieważ astma aspirynowa nie zawsze wiąże się ze zwiększoną nadreaktywnością dróg oddechowych, wydaje się, że zespół ten jest przede wszystkim ostrą odpowiedzią skurczową mięśni gładkich dróg oddechowych, dla której cysLTs są głównym mediatorem.
Istnieją obserwacje, które sugerują, że cysLTs wydają się być zaangażowane w zapalne komponenty astmy. Na przykład, wyzwanie antygenowe u niektórych pacjentów z astmą powoduje zarówno wczesną, jak i późną fazę obturacji dróg oddechowych. FEV1 zmniejsza się bezpośrednio po podaniu antygenu, a następnie, około 6 godzin później, pojawia się druga faza obstrukcji przepływu powietrza. U pacjentów, którzy wykazują zarówno wczesną jak i późną fazę odpowiedzi, występuje znaczący wzrost wydalania LTE4 z moczem w stosunku do wyzwania antygenowego, z wyższym poziomem LTE4 wykrywanym 6 do 7 h po wyzwoleniu antygenowym (21) (rysunek 2). Późna faza odpowiedzi jest związana ze zwiększoną nadreaktywnością dróg oddechowych i stanem zapalnym dróg oddechowych, co można zaobserwować po wykonaniu biopsji BAL lub śluzówki. Można więc postulować następujący scenariusz: wyzwanie antygenowe prowadzi do generacji cysLT, co z kolei sygnalizuje rekrutację eozynofilów. Rekrutacja tych komórek do dróg oddechowych może powodować wrażliwość oskrzeli na działanie zapalne i nadreaktywność. Chociaż jest to oczywiście nadmierne uproszczenie rzeczywistych wydarzeń, niemniej jednak ilustruje związek tych procesów z patofizjologią reakcji późnej fazy, modelu zapalenia dróg oddechowych.
Fig. 2. Zmiana FEV1 (%) u pięciu osób, u których wystąpiła izolowana późna odpowiedź astmatyczna po inhalacji zawodowych czynników uczulających (koło zamknięte) i po inhalacji odpowiedniego rozcieńczalnika (koło otwarte). Zilustrowano również poziomy LTE4 w moczu (średnia i SEM) mierzone przed inhalacją rozcieńczalnika (otwarte słupki) lub czynnika uczulającego (pełne słupki) między 2 a 3 h i między 6 a 7 h po inhalacji. Przedrukowano z odnośnika 21.
W badaniach oceniających komórki nabłonka i biopsje dróg oddechowych od pacjentów z astmą, znaleziono wyraźne markery zwiększonego wytwarzania leukotrienów. Stwierdzono, że liczba komórek 15-lipoksygenazo-dodatnich w biopsjach błony śluzowej oskrzeli od pacjentów z astmą jest znacząco wyższa niż u osób zdrowych (22). To nasuwa przypuszczenie, że istnieje większa ogólna zdolność do wytwarzania produktów lipooksygenazy u pacjentów z astmą.
Niektóre dowody wskazują również na możliwość, że cysLT odgrywają bezpośrednią rolę w rozwoju nadreaktywności dróg oddechowych. Wykazano, że reaktywność na histaminę wzrasta po inhalacji LTE4- efekt, który był maksymalny 7 h później, ale nadal widoczny po 4 d (23). W przeciwieństwie do tego, metacholina nie wpływa na reaktywność histaminową. W innym badaniu reaktywność na histaminę nie była zmieniona w okresie 7 h po ekspozycji na sól fizjologiczną lub metacholinę. Jednakże reaktywność histaminowa była zwiększona po inhalacji LTC4, LTD4, lub LTE4 – z maksymalnym efektem odnotowanym po 4 h (24). Mechanizm, za pomocą którego cysLTs wpływały na odpowiedź dróg oddechowych na histaminę nie został opisany. Można jednak pokusić się o przypuszczenie, że wiąże się on z procesami zapalnymi w drogach oddechowych i może obejmować rekrutację eozynofilów, jak to wcześniej opisywano po inhalacji LTE4 (19).