5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Колосов_В_П_,_Добрых_В_А_,_Одиреев_А_Н_,_Луценко_М_Т_Диспергационный

Глава 3. Микродиспергирование содержимого дыхательных путей

иего клиническое значение

3.1.Характеристика экспирируемого эндогенного аэрозоля у здоровых людей

ипри заболеваниях респираторной системы

Особенности экспирации эндогенного аэрозоля были изучены у 105 пациентов обоего пола, больных БА, хроническим бронхитом и ХОБЛ, находившихся на обследовании и лечении в специализированном пульмонологическом отделении краевой клинической больницы № 1 г. Хабаровска. В 1-ю группу обследованных были включены больные БА со среднетяжелым и тяжелым течением заболевания; во 2-й группе находились пациенты с хроническим бронхитом и ХОБЛ, связанным с табакокурением; в 3-й группе – больные, у которых хронический бронхит и ХОБЛ сочетались с клинически значимыми, осложненными гноеродной инфекцией бронхоэктазами, и кистозной гипоплазией легких.

Контрольную группу составили некурящие практически здоровые лица обоего пола в возрасте от 17 до 60 лет.

Содержание частиц жидкокапельного аэрозоля в пересчете на 1 м3 выдыхаемого воздуха составило в 1-й группе 379±67×106 (n=15), во 2-й группе

554±79×106 (n=22), в 3-й группе 518±88×106 (n=14), а в контрольной –

76±13×106 в 1 м3 воздуха (n=36), что было достоверно меньше, чем в каждой из групп больных (р<0,001). Количество аэрозольных частиц у пациентов с хроническим бронхитом и ХОБЛ (2-й и 3-й группы) было выше, чем у больных БА

(р<0,05).

Количество частиц твердого аэрозоля в пересчете на 1 м3 выдыхаемого воздуха составило для пациентов 1-й группы 13,7±2,3×106 (n=19), 2-й группы

17,6±4,4×106 (n=18), 3-й группы 21,0±4,5×106 (n=17).

В целом, у обследованных пациентов содержание твердого аэрозоля было выше, чем у здоровых людей (9,1±1,8×106 в 1 м3 воздуха; 21 обследованный; р<0,05), хотя для каждой из групп эти различия не оказались достоверными. Не выявлено различий и между сравниваемыми группами больных.

Величины показателей, характеризующих распределение размеров жидкокапельных частиц, не различались ни в одной из групп, за исключением величины коэффициента энтропии, который был достоверно выше в 1-й группе по сравнению с 3-й группой (р<0,05). Показатели дисперсии, эксцесса, асимметрии распределения не различались.

с патологическими процессами, априорно способными влиять на свойства диспергационного аэрозоля – болезнями респираторной системы, хронической сердечной и почечной недостаточностью.

Было обследовано в общей сложности 358 человек. Все исследования выполнялись при условии получения информированного согласия пациентов в ле- чебно-диагностических учреждениях г. Хабаровска в 2002-2006 гг. Среди обследованных было 106 практически здоровых некурящих волонтеров обоего пола (74 мужчины и 32 женщины) и 78 практически здоровых курящих мужчин (пациенты, проходящие медицинские осмотры в консультативно-диагностичес- кой поликлинике № 368, студенты медицинского университета) в возрасте от 19 до 72 лет (средний возраст – 28,7 лет).

Группа пациентов мужского пола с заболеваниями бронхолегочной системы была представлена 23 больными, страдавшими хроническим бронхитом, связанным с табакокурением, вне обострения заболевания (средний возраст – 47,5 лет) и 24 пациентами со 2-й и 3-й стадиями ХОБЛ вне фазы обострения (средний возраст – 66,2 года). Никто из пациентов не страдал в период обследования другими острыми или декомпенсированными хроническими заболеваниями внутренних органов. Диагностика заболеваний основывалась на существующих рекомендациях: Международной статистической классификации болезней и проблем, связанных со здоровьем, десятый пересмотр (1995); Глобальной стратегии диагностики, лечения и профилактики хронической обструктивной болезни легких, пересмотр 2003 г.

У 53 обследованных курящих молодых мужчин в возрасте от 18 до 24 лет (средний возраст – 20,2 года), болевших внебольничной пневмонией тяжелого и нетяжелого течения, находившихся на лечении в пульмонологических отделениях 301 окружного военного клинического госпиталя, диагностика заболевания проводилась в соответствии с существующими стандартами (А.Г. Чучалин

исоавт, 2003). Во всех случаях диагноз пневмонии был подтвержден данными рентгенологического исследования. У каждого пациента получение конденсата

иподсчет характеристик эндогенных нелетучих веществ проводились дважды: в период разгара (на 2-3-й день заболевания) и в период разрешения (на 10-12-й день заболевания).

Обследовано 59 пациентов (мужчин) кардиологического отделения 301 окружного военного клинического госпиталя и инфарктного отделения 2-й краевой клинической больницы г. Хабаровска с синдромом хронической сердечной недостаточности (ХСН), причиной которой явилась ишемическая болезнь

сердца (ИБС). Средний возраст пациентов – 58,1 года. Диагноз устанавливали в соответствии с критериями современной классификации ИБС и ХСН (Ю.Н. Беленков и соавт., 2002). По результатам клинико-лабораторного, электрокардиографического, соноскопического исследований у 21 пациента был установлен диагноз мелкоочагового (Q-негативного) инфаркта миокарда, у 23 больных – стенокардия напряжения 2-го¸ а у 15 пациентов – 3-го функциональных классов. По критерию величины фракции выброса левого желудочка пациенты с ХСН были распределены на две подгруппы: с фракцией выброса <0,55 (n=30) и фракцией выброса >0,55 (n=29). У всех больных на основании целенаправленного клинического и рентгенологического исследования были исключены острые и хронические заболевания респираторной системы. Сбор конденсата проводили на 4-8-й день госпитализации, в период общей стабилизации состояния пациентов и отсутствия ангинозных приступов.

Исследование экспирации эндогенных нелетучих веществ в динамике было выполнено у 15 больных с терминальной хронической почечной недостаточностью (ХПН), развившейся в результате хронических воспалительных заболеваний почек и находящихся на программном гемодиализе. У 12 из них причиной ХПН был хронический гломерулонефрит, у 1 пациента – хронический пиелонефрит, у 2 больных – диабетический гломерулосклероз. Все обследованные не курили, их средний возраст составил 46,5±3,4 года. Получение конденсата осуществлялось до и после процедуры гемодиализа, выполнявшегося в нефрологическом отделении 1-й краевой клинической больницы. На момент обследования больные не имели клинических симптомов острых заболеваний респираторной системы, а хроническая респираторная патология исключалась на основании предшествующего комплексного клиникорентгенологического обследования.

Исследование характеристик эндогенных нелетучих веществ у здоровых некурящих людей молодого возраста (мужчин и женщин) показало, что за 10 мин. спокойного дыхания их экспирируется, как правило, 0,4-0,8 мм3.

При изучении у этой категории обследованных связи с экспирацией эндогенных нелетучих веществ методических условий получения конденсата выдыхаемого воздуха и ряда физиологических факторов мы пришли к результатам, представленным в табл. 4.

Как следует из приведенных в табл. 4 данных, экспирация эндогенных нелетучих веществ у лиц молодого возраста не зависела от их гендерной принадлежности и фазы менструального цикла – так же, как и от использования

денции: r=0,54; р<0,01 (n=74). У курящих в сравнении с некурящими в возрасте до 45 лет экспирация эндогенных нелетучих веществ усиливается (р<0,02), а после 45 лет влияние фактора курения отсутствует.

Выполненные нами в 80-90-х гг. исследования объема экспирируемых эндогенных нелетучих веществ у больных хроническим бронхитом и ХОБЛ в целом показали отсутствие различий в их содержании у пациентов с хроническим бронхитом, ХОБЛ и здоровых некурящих волонтеров. В то же время установлено, что у больных хроническим бронхитом и ХОБЛ, выделяющих мокроту, содержание эндогенных нелетучих веществ выше, чем при отсутствии мокроты, и в группе волонтеров (р<0,05). Проведение парного корреляционного анализа между экспирацией эндогенных нелетучих веществ и некоторыми параметрами обследования пациентов с хроническим бронхитом и ХОБЛ привело к следующим результатам (рис. 6).

Установлено полное отсутствие связи экспирации эндогенных нелетучих веществ и клинических данных. В то же время показатели вентиляции были

связаны с объемом эндогенных нелетучих веществ более заметно, положительная корреляционная связь оказалась достоверной (р<0,05) для скорости вентиляции (r=0,52) и дыхательного объема (r=0,46). Достоверная связь обнаружилась также между объемом эндогенных нелетучих веществ, легкостью отхождения мокроты (r=0,34) и ее гнойностью (r=0,68).

Результаты выполненного корреляционного анализа свидетельствуют, что, по-видимому, количество экспирируемых эндогенных нелетучих веществ определяется в основном локальной ситуацией, складывающейся в бронхоальвеолярном пространстве на разделе двух фаз – жидкости и газа – и зависит прежде всего от параметров вентиляции и физико-механических свойств бронхоальвеолярного содержимого.

Проводя сравнительную оценку особенностей экспирации эндогенных нелетучих веществ при заболеваниях респираторной, кардиоваскулярной, мочевыделительной систем, мы сопоставляли эти показатели с аналогичными характеристиками у практически здоровых лиц контрольных групп, близких пациентам основных групп по возрасту и параметрам табакокурения. Результаты проведенного сопоставления представлены на рис. 7.

Как свидетельствуют показатели рис. 7, объем экспирируемых эндогенных нелетучих веществ при спокойном дыхании при разных патологических процессах существенно различается. Превышение нормальных значений объема эндогенных нелетучих веществ (0,61±0,03 мм3) отмечено у больных хроническим бронхитом (0,76±0,04 мм3), пневмонией в период разгара заболевания (0,82±0,04 мм3), при ХПН до проведения процедуры гемодиализа (0,90±0,06 мм3). Снижение уровня эндогенных нелетучих веществ имеет место у больных ХОБЛ (0,51±0,03 мм3) и у пациентов с ИБС в подгруппе с низкими значениями фракции выброса левого желудочка (0,51±0,02 мм3). В других сравниваемых группах (больные с пневмонией в стадии разрешения инфильтрата, подгруппа пациентов с ХСН с более высокими показателями фракции выброса левого желудочка, больные с ХПН после гемодиализа) объем экспирируемых эндогенных нелетучих веществ достоверно не отличался от аналогичного показателя в группе контроля.

Концентрация эндогенных нелетучих веществ в сравниваемых группах различалась более резко и была достоверно увеличенной в сравнении с данными контрольной группы (0,11±0,006%) у здоровых курильщиков (0,13±0,004%), больных пневмонией в период разгара (0,19±0,01%), ХОБЛ (0,16±0,01%) в группах пациентов с ИБС (0,22±0,02%) и ХПН (0,18±0,02%). Снижения этого

показателя по сравнению с контрольными данными не отмечено ни в одной из сравниваемых групп.

0

*

*

-50

Объем Концентрация

Рис. 7. Изменения объема и концентрации экспирируемых эндогенных нелетучих веществ при болезнях респираторной, сердечно-сосудистой и мочевы-

делительной систем (в % к аналогичным показателям в группе контроля).

Примечание: 1 – показатели эндогенных нелетучих веществ у больных хроническим бронхитом, 2 – у больных ХОБЛ, 3 – у больных пневмонией в период разгара заболевания, 4 – у больных пневмонией в период разрешения заболевания, 5 – у больных ИБС с нормальными параметрами фракции выброса левого желудочка, 6 – у больных ИБС со сниженной фракцией выброса, 7 – у больных с ХПН до гемодиализа, 8 – у тех же больных после гемодиализа.

* – статистически значимые различия с соответствующими показателями у лиц контрольной группы (р<0,05).

Корреляционный анализ выявил связь экспирации эндогенных нелетучих веществ с некоторыми важными лабораторными и функциональными параметрами, отражающими степень функциональных нарушений у пациентов в обследованных группах. Так, в объединенной группе больных хроническим бронхитом и ХОБЛ была достоверной связь объема эндогенных нелетучих веществ с ОФВ1 (r=0,46; р<0,01), в группе больных ИБС – с величиной фракции выброса (r=0,42; р<0,01), в группе больных ХПН – с уровнем гиперкалиемии (r = 0,36;

р<0,05).

Полученные результаты свидетельствуют, что количество экспирируемых эндогенных нелетучих веществ существенно варьирует при ряде заболеваниий, достигая в отдельных случаях почти двукратного различия (между больными с ХПН и ИБС). Высокие значения объема эндогенных нелетучих веществ в пери-

од разгара пневмонии могут быть следствием изменения физических характеристик бронхоальвеолярного содержимого, облегчающих процессы диспергирования в условиях воспаления (снижение его адгезивности и упругости за счет действия нейтрофильных и макрофагальных протеиназ и усиления транссудации – Е.Л. Амелина и соавт., 2006).

Снижение экспирации эндогенных нелетучих веществ при ХОБЛ, связанное с уровнем ОФВ1, вероятно, является производным существенного ограничения скорости воздушного потока и изменения физических свойств бронхоальвеолярного содержимого, в частности усиления адгезивности за счет снижения продукции сурфактанта, характерного для поздних стадий заболевания (А.Г. Чучалин, 2000). Уменьшение экспирации эндогенных нелетучих веществ у пациентов с ХСН, возможно, также связано с вторичными вентиляционными и бронхиальными дискриническими нарушениями. У пациентов с ХПН выявленные отклонения, очевидно, можно объяснить нарастанием в жидкостях и тканях, в том числе в бронхоальвеолярном содержимом и, соответственно, в диспергируемых аэрозольных частицах, количества нелетучих соединений азота и других метаболитов. Повышенная экспирация эндогенных нелетучих веществ у этих пациентов, таким образом, является своеобразной компенсаторной реакцией на снижение выделительной функции почек.

Обнаруженное нами разной степени повышение концентраций эндогенных нелетучих веществ в сравниваемых группах (более чем вдвое), на наш взгляд, – фактор возможных ошибок при интерпретации тех или иных отклонений концентрации отдельных эндогенных нелетучих веществ в конденсате. Так, выявленное нами значительное повышение концентрации эндогенных нелетучих веществ у больных ИБС происходит при существенном снижении их общего объема. Такие «ножницы» могут приводить к противоположным мнениям о содержании в конденсате выдыхаемого воздуха отдельных нелетучих компонентов у этой категории пациентов в зависимости от того, рассчитывается ли общее количество вещества или его концентрация.

Таким образом, подсчет суммарного количества и концентрации экспирируемых эндогенных нелетучих веществ может стать полезным тестом в диагностике нарушений процесса микродиспергирования бронхоальвеолярного содержимого при ряде заболеваний внутренних органов.

Опираясь на результаты ряда исследований и собственный длительный опыт изучения нелетучих компонентов конденсата выдыхаемого воздуха (В.А. Добрых, 1989; В.А. Добрых, И.Е. Мун, 2005; В.А. Добрых и соавт., 2006;

И.А. Климанов и соавт., 2006; J. Hunt, 2002; T.H. Risby, 2003, I. Horvath, 2003, S.A. Kharitonov, 2004; K.W. Garey et al., 2004), представляем несколько общих положений, касающихся исследования микропримесей конденсата выдыхаемого воздуха.

1.При оценке и интерпретации данных о содержании в конденсате различного рода эндогенных веществ необходимо учитывать их способность (или неспособность) перемещаться с поверхности альвеол и дыхательных путей в воздушное пространство в виде отдельных молекул (летучесть – способность к испарению или нелетучесть – как отсутствие такого свойства), поскольку эти вещества попадают в конденсат выдыхаемого воздуха посредством разных физических механизмов.

2.Более информативен расчет суммарного количества экспирируемых веществ, а не их концентрации, которая сильно зависит от вариабельного процесса конденсации паров воды при сборе конденсата выдыхаемого воздуха.

3.Содержание любого эндогенного нелетучего вещества в конденсате выдыхаемого воздуха зависит не только от его концентрации в жидкости бронхоальвеолярного пространства, но и от количества образующегося при дыхании диспергационного аэрозоля.

4.Суммарный объем экспирируемых эндогенных нелетучих веществ является количественным эквивалентом формирования и транспорта диспергационного аэрозоля при дыхании.

3.3.О происхождении эндогенных нелетучих веществ выдыхаемого воздуха

Вмногочисленных работах, где в конденсате выдыхаемого воздуха изучались компоненты, не относящиеся к летучим веществам (белки, липиды, полисахариды), авторы a priori связывали их присутствие в конденсате с метаболической активностью легких, не сомневаясь в бронхолегочном происхождении изучаемых веществ. В части исследований не упоминается об очищении вдыхаемого воздуха от пыли. Нам представляется, что требуют обсуждения следующие вопросы: не являются ли нелетучие вещества выдыхаемого воздуха атмосферными частицами и не имеют ли они ротоглоточного происхождения?

Впользу первого предположения свидетельствует повсеместная запыленность воздуха, в том числе органическими веществами и микроорганизмами (J.C. Hogg, 1985), а также тот факт, что 80% вдыхаемых пылевых частиц диаметром 0,1-2,0 мкм (составляющих, по нашим данным, 99,8% всех пылевых частиц воздуха помещения лаборатории) выделяется при выдохе наружу