Введение
Актуальность изучения бронхиальной астмы (БА) обусловлена ее высокой распространенностью и тенденцией последних лет к более тяжелому течению у детей. Несмотря на большое число исследований по данной проблеме и большой арсенал медикаментозных средств, используемых в терапии заболевания, далеко не во всех случаях удается достигнуть желаемых результатов. Это, вероятно, связано с наличием таких тонких механизмов заболевания, которые способствуют персистированию воспалительного процесса в респираторном тракте, и комплексно не исследованы до настоящего времени.
Цель исследования
Провести комплексный анализ сопряженных изменений структурно-функциональных свойств клеток крови и эндотелия, а также научно обосновать их участие в компенсаторно-приспособительных и дезадаптационных реакциях при бронхиальной астме у детей.
Материал и методы исследования
Под наблюдением находилось 367 детей, страдающих БА в возрасте 6-14 лет. Контрольная группа - 35 здоровых детей того же возрастного диапазона.
Состояние клеток крови изучали, анализируя морфо-функциональные показатели эритроцитов (средний объем, диаметр, цитоархитектонику клеток, содержание и концентрацию в них гемоглобина, интенсивность эритропоэза и гемолиза [3], деформирующую и агрегационную способность), лейкоцитов (липидный состав и жесткость мембран" [5], интенсивность перекисного окисления липидов [8], активность пероксидазы, α-глицерофосфатдегидрогеназы, сукцинатдегидрогеназы) и тромбоцитов (адгезивно-агрегационную активность [1], внутриклеточный уровень серотонина и катехоламинов [2], нитрат-ионов [Сидоренко Б.А.,1999], интенсивность перекисного окисления липидов [8]). Функциональное состояние эндотелия изучали по уровню эндотелина-1 (с использованием набора фирмы «Biomedica»), количеству десквамированных эндотелиоцитов в крови [4], активности фактора Виллебранда (с использованием набора «Axis-Shield Diagnostics Limited»), концентрации тканевого активатора плазминогена (t-PA) и его ингибитора (PAI) (с использованием набора фирмы «Technoclone»), нитрит-ионов [7] и антитромбина III амидолитическим методом. Статистическая обработка данных проводилась на основе вариационной статистики. Для выявления взаимосвязи между изучаемыми показателями определялись коэффициенты парной корреляции (г).
Результаты исследования и их обсуждение
Последовательность изменений структурно-функциональных параметров клеток крови и эндотелия, многообразие отмеченных сдвигов, их взаимосвязь с показателями функции внешнего дыхания и тяжестью воспаления, составляют основу компенсаторно-приспособительных и дезадаптационных сдвигов при бронхиальной астме.
При выявлении компенсаторно-приспособительных изменений, связанных с развитием патологического процесса, мы руководствовались следующими критериями: физиологической ролью в организме каждого исследуемого показателя структуры и функции клеток крови и эндотелия, статистической значимостью их количественных различий, характером и направленностью корреляционных связей исследуемых морфофункциональных характеристик, с критериями, отражающими активность воспалительного процесса и респираторную функцию, отвечающую за кислородную обеспеченность организма.
Анализ полученных данных показал, что с нарастанием тяжести заболевания изменения функциональной активности клеток крови и эндотелиоцитов усугублялись, возрастала напряженность компенсаторных механизмов.
У пациентов с легкой астмой адаптационные реакции со стороны красной крови, обеспечивались, в основном сохранением высокой способности эритроцитов к деформации (ПД - 0,18±0,002 усл.ед.; контроль - 0,15±0,001 усл.ед.) и преобладанием эритропоэза над гемолизом (140266±1706 кл/сут. и 126677±2565 кл/сут. - соответственно). Это свидетельствовало о высоком уровне функционального резерва системы эритрона, направленного на поддержание эффективного энергообеспечения метаболических превращений. Повышение деформирующей способности эритроцитов, обеспечивает, на наш взгляд, сохранение эффективной региональной гемодинамики и тканевой перфузии, снижая агрегационный потенциал крови.
По мере утяжеления воспаления указанные сдвиги приобретали дезадаптационный характер - при тяжелой БА происходило усиление гемолиза и снижение эритропоэза (189600±4210 кл/сут. и 129960±2201 кл/сут. - соответственно), накопление в циркуляции эритроцитов с измененной морфологией, сниженными деформирующими свойствами (ПД - 0,13±0,003 усл.ед) и резистентностью, высоким агрегационным потенциалом (показатель агрегации - 1,4±0,001 усл.ед), который значительно возрастал по мере углубления обструктивных нарушений и активности воспаления, что рассматривается нами как срыв компенсаторного напряжения гемодинамической системы при тяжелых формах заболевания.
Мы полагаем, что в условиях формирования прочных эритроцитарных агрегатов, происходит компенсаторный сброс крови через артериоловенулярные шунты, обеспечивающий, с одной стороны непрерывность кровотока в условиях патологической агрегации эритроцитов, а с другой запустевание терминального капиллярного русла и снижение тканевой перфузии. Данные изменения могут приводить к перестройке и редукции сосудистого русла с последующим ремоделированием в бронхолегочной системе, замыкающим патологический порочный круг, влекущий за собой еще более значительные нарушения гемотканевого обмена.
Анализ функциональных взаимосвязей кинетики эритроцитов с активностью воспаления и бронхиальной проходимостью выявил тесные взаимосвязи интенсивности эритропоэза и вентиляционно-респираторных нарушений (r=+0,78), гемолиза и активности воспалительного процесса (r=+0,91). Как мы полагаем, это свидетельствует о существовании пусковых триггерных механизмов, запускающих преждевременную гибель красных клеток крови в условиях персистирующего аллергического воспаления.
Проведенный анализ показал, что в отличие от эритроцитов лейкоцитарные клетки, изменяют интенсивность метаболических реакций лишь при выраженной степени активности воспалительного процесса. Так, повышение активности α-глицерофосфатдегидрогеназы и сукцинатдегидрогеназы при среднетяжелой (0,196±0,007 усл.ед. и 0,164±0,007 усл.ед) и тяжелой астме (0,202±0,009 усл.ед. и 0,189±0,007 усл.ед) свидетельствует о высокой интенсивности гликолитического превращения глюкозы, связанного с необходимостью энергетического обеспечения обменных реакций в активированных лейкоцитах и может расцениваться как проявление компенсаторно-приспособительных механизмов, обусловленных необходимостью энергетического обеспечения обмена веществ и функциональных свойств лейкоцитов.
В условиях нарастающей гипоксии и снижения активности пероксидазы (0,156±0,012 усл.ед), происходит накопление продуктов перекисного окисления липидов (МДА - 5,56±0,111 нМ/мл), увеличение жесткости мембран (ХС/ФЛ - 1,61±0,153 усл.ед.), повышение чувствительность клеток к цитолитическому действию активационного апоптоза и генерация слабодифференцированных молодых лимфоцитов, обеспечивающих пролонгирование воспаления в бронхах.
Вместе с тем, нарастающая диспропорция мембранных липидов усугубляет дестабилизацию мембран, нарушает их проницаемость и выделение биологически активных аминов, приводящих к тканевым повреждениям, дефектам мембрано-рецепторного комплекса, изменениям β2-адренергической рецепции клеток и гиперреактивности бронхов.
При тяжелой астме можно выделить максимальное количество сопряженных связей метаболизма лейкоцитов с активностью аллергического воспаления, отражающих активное участие этих клеток в поддержании иммуновоспалительного процесса. Учитывая его максимальную выраженность и пролонгированный характер выявленных изменений в периоде ремиссии, мы расценили их как дезадаптационные.
При обострении заболевания имеет место усиленная десквамация интимы сосудов (циркулирующие эндотелиоциты - 19,8±0,6´104/л), активация фактора Виллебранда (185,4±1,2%), нарушение синтеза эндотелийзависимых вазорегулирующих медиаторов: повышение уровня эндотелина-1(1,3±0,02 фм.) и оксида азота (0,054 ±0,001 ммоль/л), на фоне сниженной антитромбогенной (62,8±10,3%) и плазминовой активности сосудистой стенки - снижения уровня тканевого активатора плазминогена (8,38±1,1 нг/мл) и повышения его ингибитора (8,29±2,1 Ед/мл), максимально выраженные при тяжелой астме. Отмеченная нами активация эндотелиальной выстилки сосудов на фоне глубоких морфологических нарушений может потенцировать, в свою очередь, образование тромбоцитарных агрегатов, выделение биологически активных веществ, способствуя усугублению эндотелиального дисбаланса и усилению сосудистой проницаемости. Это подтверждалось выявленными нами изменениями структурно-функциональных свойств тромбоцитов: увеличением агрегационной активности (3,65±0,21 сек), внутриклеточного содержания биоаминов - катехоламинов (2,27±0,11 усл.ед) и серотонина (3,31±0,07 усл.ед), нитрат-ионов (0,85±0,04 ммоль/л), процессов липопероксидации в кровяных пластинках (2,79±0,09 нмоль/мл) и жесткости тромбоцитарных биомембран (2,7±0,4 усл.ед.).
Мы полагаем, что выявленные тесные функциональные взаимосвязи показателей эндотелиальной дисфункции с маркером аллергического воспаления - NO2- (r=+0,78) и респираторной активностью легких - ОФВ1 (r=-0,82), свидетельствуют об обширном повреждении интимы сосудов в результате бронхиальной обструкции, сопровождающейся выделением биологически активных субстанций, что наряду с компонентами иммунного воспаления является пусковым моментом в активации функций тромбоцитов. Они, в свою очередь, не только "запускают" фибринообразующий каскад, но и поддерживают воспалительные реакции в легких, повышая бронхиальное сопротивление, посредством продукции провоспалительных и бронхоконстрикторных медиаторов, становясь непосредственными участниками этого процесса.
В результате микроэмболизации сосудов агрегатами тромбоцитов и вазоспазма, в участках легких со сниженным кровотоком возможно развитие бронхоконстрикции с последующим ремоделированием бронхов, что, по нашему убеждению, может служить основой персистирующего течения патологического процесса.
Наряду с этим, продукты гемокоагуляции являются мощными хемокинами, привлекающими в зону тромбообразования лейкоциты, высвобождающие протеолитические ферменты, пероксидазу, повреждающие дыхательные пути, способствуя развитию гиперреактивности и поддерживая воспаление в бронхах.
Мы полагаем, что участие эндотелия и тромбоцитов на всех этапах патологического процесса, высокая сопряженность изменений с активностью воспаления и респираторной дисфункцией, сохраняющаяся при стихании обострения, позволяет считать активацию тромбоцитов и эндотелиальную дисфункцию высокочувствительными маркерами активности воспаления.
Заключение
Таким образом, своевременная диагностика и распознавание реакций компенсаторно-приспособительного и дезадаптационного типа приобретает особую значимость при разработке методов направленной терапевтической коррекции, особенно у детей с легкой и среднетяжелой астмой, для предотвращения возможности формирования отдаленных негативных последствий и улучшения контроля течения заболевания.
Рецензенты:
Решетова Т.Г., д.м.н., профессор кафедры педиатрии и неонатологии Института последипломного образования ГБОУ ВПО ИвГМА Минздрава России, г.Иваново.
Краснова Е.Е., д.м.н., профессор кафедры детских болезней лечебного факультета ГБОУ ВПО ИвГМА Минздрава России, г.Иваново.