Segmentell bronkoprovokation med antigen har använts för att studera allergiska luftvägssvar. Den omedelbara reaktionen på antigen är förknippad med mastcellsaktivering, vilket får dem att frigöra förbildade mediatorer, inklusive histamin och tryptas. Studier av bronkoprovocering kan utföras med låga, medelhöga eller höga doser av antigen, med saltlösning som kontroll. Kort efter en antigenutmaning med saltlösning eller låg dos kan endast låga koncentrationer av LTC4 återfinnas i BAL (18). Vid hög dos antigenutmaning skedde en omedelbar ökning av LTC4-nivåerna, förmodligen som ett resultat av att mastceller frigörs efter antigenutlösningen (18). 48 timmar efter antigenutmaningen var dock bilden helt annorlunda; antigenutmaningen ökade markant och dosberoende mängden LTC4 i BAL-vätskan. LTC4-koncentrationerna korrelerade starkt med antalet eosinofiler som rekryterades till luftvägarna (figur 1), vilket tyder på att antigenutmaning orsakar rekrytering och aktivering av eosinofiler.
Figur 1. Korrelation mellan eosinofiler och LTC4 48 timmar efter segmentell antigenbronchoprovocering. Regressionslinjen (heldragen linje) och 95 % konfidensnivåer (streckade linjer) visas. Återges från referens 18 med tillstånd.
Mekanismerna för rekrytering och aktivering av eosinofiler är inte helt fastställda, men det är troligt att eosinofiler som rekryteras till luftvägarna släpper ut LTC4, där det kan påverka tonen i den glatta muskulaturen i luftvägarna och den vaskulära permeabiliteten. I samband med det sena svaret på antigenet bildas proinflammatoriska cytokiner, bland annat IL-5. Denna cytokin är viktig för att stimulera benmärgsproduktionen av eosinofiler, rekryteringen (eller tillgången till rekrytering) av eosinofiler till luftvägarna och eventuellt dessa cellers funktion. Huruvida IL-5 eller andra cytokiner också bestämmer frisättningen av LTC4 från eosinofiler har ännu inte fastställts fullt ut.
I en preliminär studie med fyra patienter med astma ökade inhalation av LTE4 antalet eosinofiler och neutrofiler som hittades i slemhinnebiopsier fyra timmar senare (19). Det genomsnittliga antalet eosinofiler var 10 gånger högre än antalet neutrofiler. Inhalation av LTE4 kan alltså inte bara leda till obstruktion av luftvägarna, utan verkar också kunna styra rekryteringen av eosinofiler.
Vissa patienter med astma är intoleranta mot aspirin, en reaktion som verkar vara beroende av generering av cysLTs. Detta tillstånd återfinns vanligen hos personer som har icke-allergisk astma med samexisterande näspolyper och bihåleinflammation samt svårare astma. Efter aspirinadministrering till dessa patienter sker en kraftig minskning av FEV1, med en associerad ökning av naso-okulära tecken och symtom (20). Dessa personer har ofta djupgående rinorré som uppstår i samband med utvecklingen av luftflödesobstruktion. Eftersom tryptas och histamin kan påvisas i nässekret från dessa patienter, innebär denna reaktion på aspirin troligen en aktivering av mastceller. Efter aspirinexponering finns det en markant ökning av urinutsöndringen av LTE4 hos astmatiska patienter med aspirinkänslighet. Hos astmapatienter som inte är aspirinkänsliga observeras inte denna ökning av LTE4-utsöndringen i urinen. Aspirininducerad astma är således ytterligare en situation där utvecklingen av luftflödesobstruktion är förknippad med ökad cysLT-produktion. Eftersom aspirininducerad astma inte alltid är förknippad med ökad hyperreaktivitet i luftvägarna tycks detta syndrom i första hand vara ett akut kontraktilt svar från glatt muskulatur i luftvägarna, för vilket cysLT:erna är den viktigaste mediatorn.
Det finns observationer som tyder på att cysLT:er tycks vara involverade i de inflammatoriska komponenterna av astma. Till exempel ger antigenutmaning hos vissa patienter med astma både luftvägsobstruktion i tidig och sen fas. FEV1 minskar omedelbart efter antigen, och sedan inträffar en andra fas av luftflödesobstruktion cirka 6 timmar senare. Hos patienter som uppvisar både tidig och sen fas finns det en signifikant ökning av LTE4-utsöndringen i urinen i samband med antigenutmaningen, med högre LTE4-nivåer 6 till 7 timmar efter antigenutmaningen (21) (figur 2). Svaret i senfasen är förknippat med ökad hyperreaktivitet i luftvägarna och inflammation i luftvägarna, vilket kan observeras när BAL- eller slemhinnebiopsier utförs. Man skulle alltså kunna postulera följande scenario: Antigenutmaning leder till cysLT-generering, som i sin tur signalerar eosinofilrekrytering. Rekrytering av dessa celler till luftvägarna kan orsaka bronkial känslighet för inflammatoriska effekter och hyperreaktivitet. Även om detta uppenbarligen är en överdriven förenkling av de faktiska händelserna illustrerar det ändå förhållandet mellan dessa processer och patofysiologin i den sena fasreaktionen, en modell för luftvägsinflammation.
Fig. 2. Förändring av FEV1 (%) hos fem försökspersoner som utvecklade en isolerad sen astmatisk reaktion efter inandning av yrkesmässiga sensibiliserande ämnen (sluten cirkel) och efter inandning av lämpligt utspädningsmedel (öppen cirkel). Nivåerna av LTE4 i urinen (medelvärde och SEM) som uppmättes före inandning av utspädningsmedlet (öppna staplar) eller det sensibiliserande ämnet (heldragna staplar) mellan 2 och 3 timmar och mellan 6 och 7 timmar efter inandningen illustreras också. Återges från referens 21.
I studier som utvärderar epitelceller och luftvägsbiopsier från patienter med astma har man funnit tydliga markörer för ökad leukotrienbildning. Antalet 15-lipoxygenas-positiva celler i biopsier av bronkieslemhinnor från patienter med astma visade sig vara betydligt högre än hos friska personer (22). Detta ger upphov till möjligheten att det finns en större total kapacitet för generering av lipoxygenasprodukter hos patienter med astma.
En del bevis pekar också på möjligheten att cysLTs spelar en direkt roll i utvecklingen av hyperreaktivitet i luftvägarna. Histaminreaktiviteten har visat sig öka efter inhalation av LTE4 – en effekt som var maximal 7 timmar senare, men som fortfarande var tydlig efter 4 d (23). Metakolin påverkar däremot inte histaminreaktiviteten. I en annan studie ändrades inte histaminreaktiviteten under en 7-timmarsperiod efter exponering för saltlösning eller metakolin. Histaminreaktiviteten ökade dock efter inhalation av LTC4, LTD4 eller LTE4 – med maximal effekt efter 4 timmar (24). Den mekanism genom vilken cysLTs påverkade luftvägarnas respons på histamin har inte beskrivits. Det är dock frestande att spekulera i att den involverar inflammatoriska händelser i luftvägarna, och skulle kunna innefatta rekrytering av eosinofiler, vilket tidigare har rapporterats efter inhalation av LTE4 (19).