Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Мукоцилиарный транспорт и система биогенных аминов в норме и при патологии органов дыхания (обзор литературы)
1.1. Мукоцилиарный транспорт- основной механизм системы местной защиты легких и методы его исследования 10
1.2. Состояние мукоцилиарного транспорта при патологии органов дыхания 21
1.3. Роль тучных клеток и биогенных аминов в норме и при развитии патологических изменений в легких. 28
Глава II. Контингент, материал и методы исследований 41
2.1. Общая характеристика обследованных детей и методы исследования 41
2.2. Характеристика экспериментального материала и методы исследования 44
Глава III. Характеристика острой пневмонии и состояние мукоцилиарного транспорта у детей в динамике заболевания
3.1. Клиническая характеристика острой внебольничной пневмонии у детей 48
3.2. Характеристика функционального состояния респираторной системы при острой внебольничной пневмонии у детей 52
3.3. Изменение времени мукоцилиарного транспорта при острой пневмонии у детей 60
Глава IV. Содержание биогенных аминов в крови у детей при острой пневмонии 67
Глава V. Морфофункциональная характеристика кондукторного и респираторного отделов легкого при экспериментальной пневмонии
5.1. Характеристика морфометрических показателей слизистой оболочки бронхиального дерева в динамике экспериментальной пневмонии 81
5.2. Характеристика тучных клеток легких у крыс в норме и в динамике экспериментальной пневмонии 94
5.3. Содержание биогенных аминов в легких крыс при экспериментальной пневмонии 113
Заключение 117
Выводы 135
Практические рекомендации 138
Список литературы 139
- Мукоцилиарный транспорт- основной механизм системы местной защиты легких и методы его исследования
- Общая характеристика обследованных детей и методы исследования
- Клиническая характеристика острой внебольничной пневмонии у детей
- Содержание биогенных аминов в крови у детей при острой пневмонии
- Характеристика морфометрических показателей слизистой оболочки бронхиального дерева в динамике экспериментальной пневмонии
Введение к работе
Актуальность. Инфекционные воспалительные процессы органов дыхания являются одной из наиболее распространённых причин болезней человека [147]. Они составляют половину общей заболеваемости детей и одну треть заболеваемости подростков [48]. По данным ВОЗ, ежегодно в мире от острых инфекций респираторного тракта умирает 4,3 млн. детей в возрасте до 5 лет. Более 3 млн. в год из этого числа умирает от пневмонии [84]. В структуре младенческой смертности в России за последние годы заболевания органов дыхания находятся на 3 месте.
В последнее десятилетие отмечается устойчивый рост болезней органов дыхания, и в 2001 году у детей в возрасте до 14 лет он составил 13,1% по сравнению с 1990 г [20].
Наряду с ростом заболеваемости наблюдается тенденция к увеличению числа затяжных, рецидивирующих и хронических бронхолегочных заболеваний, которые весьма часто становятся причиной инвалидизации ребенка [117]. Источником же таких пневмоний нередко являются перенесенные острые пневмонии.
Одним из важнейших защитных механизмов органов дыхания является система мукоцилиарного транспорта (МЦТ), обеспечивающая очищение легких от различных ингалированных веществ. Изучение функции мукоцилиарной системы началось еще в первые десятилетия XX века. В дальнейшем были обнаружены доказательства ведущей роли дефектов МЦТ при различных заболеваниях дыхательных путей, в т.ч. и при пневмонии [29, 38, 44, 55, 65, 67, 72, 99, 112, 115]. Имеются исследования мукоцилиарной системы у детей при различных бронхолегочных заболеваниях [52, 94, 100, 106]. При острой; пневмонии изучение МЦТ представлено в единичных работах, причем данные разноречивы [90, 91, 111].
В настоящее время в связи с ростом числа бронхолегочной патологии, неблагоприятной экологической обстановкой, которая негативно отражается на функции мукоцилиарной системы [5, 93, 142], данная проблема представляется актуальной в педиатрии.
В патогенезе воспалительного процесса при заболеваниях органов дыхания обязательным компонентом является изменение в системе медиаторов воспаления. Нарушению меаболизма биогенных аминов (БАм) придается большое значение в развитии заболеваний легких [94]. Концентрация указанных биологически активных веществ в значительной степени определяет тенденцию воспалительного процесса и выраженность компенсаторно-приспособительных реакций [96]. В доступной нам литературе мы не обнаружили работ, посвященных комплексному исследованию БАм при острой пневмонии у детей. Изучение этой проблемы представляется перспективным с точки зрения влияния биогенных аминов на систему мукоцилиарного транспорта.
Цель исследования: изучить некоторые патогенетические механизмы течения воспалительного процесса при острой пневмонии в клинике у детей и в эксперименте.
Задачи исследования
Оценить состояние мукоцилиарного транспорта при острой пневмонии у детей в динамике заболевания.
Исследовать количественное содержание биогенных аминов при острой пневмонии в крови у детей в динамике заболевания.
Изучить морфологические особенности бронхиального дерева легких при пневмонии в эксперименте.
Определить особенности активности тучных клеток и изменений системы моноаминов в ткани легкого при экспериментальной пневмонии в разные сроки течения патологического процесса.
Дать комплексную характеристику состояния мукоцилиарного транспорта и системы биогенных аминов при острой пневмонии у детей.
Научная новизна исследования
Впервые проведено комплексное исследование состояния мукоцилиарного транспорта и системы биогенных аминов в динамике заболевания острой пневмонии у детей.
Установлена регулирующая роль биогенных аминов в функционировании мукоцилиарного очищения и предложена концепция о единой функциональной системе «биогенные амины — мукоцилиарный транспорт».
Впервые исследовано функциональное состояние дыхательной системы при острой пневмонии у детей с помощью простой, неинвазивной, неаппаратной методики - пробы Giuliani, и выявлены изменения ее параметров, зависящие от периода заболевания и возраста детей.
Выявлены структурные изменения слизистой оболочки кондукторного отдела легких и разная степень активности тучных клеток в процессе развития воспалительного процесса в легочной ткани, сочетающиеся с количественным содержанием биогенных аминов в ткани легкого.
Практическая значимость работы
Выявлены дополнительные факторы формирования мукоцилиарнои недостаточности у детей в течение острой пневмонии. Обосновано применение более длительной реабилитации детей с очагово-сливной и сегментарной формами пневмонии.
Получены новые данные по уровню биогенных аминов при разных морфологических формах острой пневмонии, которые могут служить дополнительными диагностическими критериями активности острой пневмонии и объема поражения легочной ткани у детей.
Установлено участие биогенных аминов в развитии вторичной мукоцилиарнои недостаточности при острой пневмонии у детей, что может служить основой для патогенетического подхода к лечению и прогнозу заболевания.
Основные положения, выносимые на защиту
1. При острой пневмонии у детей наблюдается нарушение мукоцилиарного транспорта и функционального состояния дыхательной системы, зависящие от клинического течения и морфологической формы заболевания.
2. Направление изменения уровня биогенных аминов в крови зависит от периода заболевания и морфологической формы острой пневмонии у детей.
3. При экспериментальной пневмонии у животных изменения в слизистой оболочке кондукторного отдела и в альвеолярной ткани сопровождаются повышением функциональной активности тучных клеток бронхиального дерева и легочной ткани; эти процессы сочетаются с динамикой изменений катехоламинов и индолалкиламинов в легких.
Апробация диссертации Материалы диссертации представлены на Дальневосточной региональной конференции молодых ученых «Фундаментальные проблемы охраны окружающей среды» (Владивосток, 1997); 39-й и 40-й научно-практических конференциях студентов и молодых ученых «Проблемы экспериментальной, клинической и профилактической медицины на Дальнем Востоке» (Владивосток, 1998, 1999); 7-м Международном медицинском симпозиуме (Хиросаки, 1999); 9-м Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (СПб, 1999); 1 и 2-й Тихоокеанской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Владивосток, 2000, 2001); II Конгрессе молодых ученых и специалистов «Науки о человеке» (Томск, 2001); 13-м Национальном конгрессе по болезням органов дыхания (СПб, 2003); IX Конгрессе педиатров России (Москва, 2004); совместной конференции кафедр педиатрии № 2; биологии; гистологии, цитологии и эмбриологии ВГМУ (Владивосток, 2003); совместном заседании Проблемных комиссий «Материнство и детство» и «Морфология, физиология и биохимия» ВГМУ (Владивосток, 2004).
Внедрение результатов работы
В работе детских лечебно-профилактических учреждений Приморского края используются: 1) информационное письмо «Состояние системы биогенных аминов при острой пневмонии у детей», 2004 г.;
2) рационализаторское предложение «Способ оценки функционального состояния респираторной системы при помощи пробы Giuliani у детей при острой пневмонии», 2004 г., регистрационный номер № 2560.
Материалы исследования внедрены в учебный процесс Владивостокского государственного медицинского университета для студентов 4-6 курсов, клинических интернов и ординаторов, аспирантов, врачей.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 4 - в центральной и 1 — в зарубежной печати.
Структура и объем диссертации
Материал диссертации изложен на 160 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, состоящего из 230 источников, в том числе 156 отечественных и 74 зарубежных авторов. Текст иллюстрирован 31 рисунком, 13 фотографиями и 22 таблицами.
Работа выполнялась в рамках комплексной программы НИР Владивостокского государственного медицинского университета и Департамента здравоохранения при Администрации Приморского края по теме «Современные технологии сохранения, развития и восстановления здоровья детей и подростков в изменяющихся условиях окружающей среды (социально-демографические, экологические и биоритмологические аспекты)», номер государственной регистрации 01200105600, номер индивидуальной регистрации 0198002194.
Мукоцилиарный транспорт- основной механизм системы местной защиты легких и методы его исследования
Вследствие анатомических и физиологических особенностей лёгкие являются органом, в значительной степени подверженным воздействию внешних повреждающих факторов. За сутки через легкие проходит 12000 л воздуха, содержащего пыль, бактерии, химически активные аэрозоли и другие повреждающие агенты [37]. В процессе онтогенеза сформировались механизмы защиты органов дыхания от вредных воздействий [27, 38]. Мукоцилиарная система является первой линией защиты организма от антигенов окружающего мира и определяющей биоценоз дыхательных путей. Основным звеном этой системы является мукоцилиарный транспорт (МЦТ). Чужеродные частицы, бактерии, попадающие в полость носа с потоком вдыхаемого воздуха, прилипают к слизи, разрушаются энзимами, транспортируются в носоглотку и проглатываются. Скорость продвижения слизи по воздухоносным путям достигает 4-10 мм/с, т. е. время активного контакта не превышает 0,1 секунды, что практически делает невозможным адгезию бактерий и вирусов слизистой оболочкой, а также их внутриклеточное проникновение [26, 42]. Иммуноглобулин А, смешиваясь с муциновым слоем, покрывающем эпителий, предохраняет его от проникновения чужеродных антигенов [120].
Современные представления о транспорте слизи базируются на результатах исследований отечественных (И.М. Круковер, 1920; Н.А. Рожанский, 1928) и зарубежных ученых (А.М. Lucas, L.C. Douglas, 1934) [64, 120]. Описание МЦТ, как "слизисто-вибраторного" механизма очищения дыхательных путей, представлено в работах J. МеШо и J. Mauro (1957) [38]. В дальнейшем были обнаружены доказательства ведущей роли дефектов МЦТ при различных заболеваниях дыхательных путей [4,29,44, 55, 63, 69, 110, 112, 115,187,208,227,229].
Функционирование МЦТ можно представить как взаимодействие двух взаимосвязанных систем: слизеобразующей и слизевыводящей [37].
Выведение трахеобронхиального секрета осуществляется посредством сложного комплекса физиологических процессов. Выделяют два основных механизма: транспорт в режиме течения (мукоцилиарный клиренс, удаление сурфактанта из альвеол по градиенту поверхностного давления) и диспергационный транспорт, в котором различают постоянное микродиспергирование при дыхании и периодическое (аварийное) - при кашле [29]. Взаимодействие МЦТ и диспергационного транспорта в условиях здорового организма обеспечивает адекватную эвакуацию трахеобронхиального секрета. При патологии органов дыхания физиологическое значение этих механизмов не равноценно на различных этапах болезни. Принято считать, что МЦТ - более уязвимый механизм эвакуации, и его дисфункция может проявляться уже на первых этапах заболевания. На более поздних этапах болезни в связи с прогрессированием мукоцилиарной недостаточности основное значение в эвакуации патологического секрета приобретает откашливание, то есть аварийный диспергационный транспорт [29, 38].
Общая характеристика обследованных детей и методы исследования
Под нашим наблюдением находились 222 ребенка в возрасте от 3 до 16 лет, проживающие в г.Владивостоке. Из них здоровых детей - 122 и больных острой пневмонией - 100. Дети были разделены на три возрастные группы согласно схеме периодизации детского возраста, предложенной Н.П. Гундобиным [140] (табл.2.1). Согласно известным критериям СМ. Громбаха (1981) дети контрольной группы относились к I и II группам здоровья; дети основной группы распределились следующим образом: 15 чел. (15%) было I группы здоровья, 55 чел. (55%) - II и 30 чел. (30%) - III группы здоровья.
Анализ физического развития показал, что 74% детей имели нормальное физическое развитие, у 20% регистрировалась сниженная или низкая масса тела при нормальном, сниженном или повышенном росте, у 6% - повышенная масса тела при нормальном росте.
Диагноз острой пневмонии выставлялся согласно классификации, принятой в нашей стране с учетом ряда дополнений, внесенных на симпозиуме по неспецифическим заболеваниям легких (1995). Детям, больным острой пневмонией, проводилось клинико-лабораторное и рентгенологическое исследование. Дети осматривались ежедневно с применением клинических методов исследования и оценкой клинических и параклинических данных. На каждого ребенка была оформлена специальная анкета, куда фиксировались данные анамнеза, объективного статуса, лабораторных и функциональных методов исследования.
По объему поражения легочной ткани у 65 детей была очаговая пневмония, у 23 - сегментарная и у 12 - очагово-сливная.
У 41% детей патологический процесс в легких был правосторонним, у 26% - левосторонним и у 33% - двусторонним.
В 98 случаях пневмония протекала без осложнений; у 2 детей наблюдалась внебольничная пневмония, осложнившаяся синпневмоническим плевритом.
Клиническая характеристика острой внебольничной пневмонии у детей
Изучены особенности клинического течения острой пневмонии у 100 детей в возрасте от 3 до 16 лет. Установлено, что 76% детей болели пневмонией в первый раз, 18% - во второй раз и 6% детей - в третий — пятый раз. У 14 детей заболевание пневмонией сопровождалось острым отитом, у 2 - острым синуситом. У 25% детей имелась хроническая патология рото- и носоглотки.
У 98 детей течение пневмонии было неосложненным и у 2 человек-осложненным.
В 76% случаев пневмония явилась следствием острой респираторной вирусной инфекции. Этиологическая структура пневмонии была следующей: в 45% - возбудителем являлся Str. pneumoniae; в 30% - Staph, aureus; в 20% Str. piogenes и в 5% - H. influenzae.
При госпитализации в стационар 17% детей поступили в первые три дня от начала заболевания, 43% - в течение первой недели, 30% - в течение второй недели, остальные - в течение третьей недели. Основными клиническими симптомами заболевания были: повышение температуры тела до фебрильных (65%) и субфебрильных (33%) цифр, кашель сухой (54%) и влажный (44%), умеренные (82%) и выраженные (18%) симптомы интоксикации, одышка (59%), боли в грудной клетке (9%). При осмотре отмечалась бледность кожных покровов (63%), параорбитальный цианоз (46%) в сочетании с периоральным цианозом (7%). При физикальном исследовании определялись локальное укорочение перкуторного звука (59%) и ослабленное дыхание (39%)), коробочный оттенок (22%) и жесткое дыхание (57%), выслушивались локальные влажные мелко- и среднепузырчатые хрипы (61%), сухие хрипы
При сравнительном анализе были выявлены и возрастные особенности. В группе детей младшего возраста более выраженными были температурная реакция (70%) и симптомы дыхательной недостаточности (66%), беспокоил преимущественно влажный кашель (60%). Детей школьного возраста беспокоил преимущественно сухой кашель (60%), при аускультации чаще выслушивалась крепитация над очагом воспаления. В группе детей 13-16 лет при перкуссии чаще выявлялось укорочение перкуторного звука (66%), одышка отмечалась у 39% детей.
Морфологические формы неосложненной пневмонии были разнообразными: преобладали очаговые формы (65%), сегментарные наблюдались в 23% случаев, при этом в 35% выявлялись полисегментарные формы; очагово-сливные - в 12%; чаще наблюдалась правосторонняя локализация процесса - 41%, двусторонняя - в 33% случаев.
Содержание биогенных аминов в крови у детей при острой пневмонии
Биогенные амины (БАм) являются биологически активными веществами, играющими большую роль в регуляторных, трофических и адаптационных процессах [143].
Обязательным компонентом воспалительного процесса при заболеваниях органов дыхания является изменение в системе биогенных аминов, концентрация которых в значительной; степени определяет тенденцию воспалительного процесса и выраженность компенсаторно-приспособительных реакций [96].
Для суждения о характере изменений в системе биогенных аминов мы определили содержание суммарного количества катехоламинов - адреналина (А) и норадреналина (НА), их предшественника — дофамина (ДА), и индолалкиламинов - серотонина (С) и триптамина (Т) в крови у здоровых детей (контрольная группа) и у больных острой пневмонией в динамике заболевания (основная группа). Полученные результаты представлены в таблицах 4.1-4.3.
Анализ полученных данных показал, что в период выраженных клинических проявлений острой пневмонии содержание всех исследуемых БАм в крови у детей основной группы превышало аналогичные показатели здоровых детей (табл. 4.1). При этом изменение содержания каждого биогенного амина подвержено значительным индивидуальным колебаниям. Так, содержание адреналина и норадреналина колебалось в пределах от 6,5 до 272,2 нг/мл, а содержание их предшественника - дофамина находилось в пределах от 1,7 до 40,2 нг/мл.
Исследование изменения индолалкиламинов показало их одинаковую направленность. Содержание серотонина находилось в пределах от 100,6 до 194,8 нг/мл, триптамина - от 75,2 до 265,1 нг/мл.
Соотношение катехоламинов и индолалкиламинов в контрольной группе детей и увеличение его в динамике острой пневмонии свидетельствовало о более выраженном изменении катехоламинов по сравнению с индолалкиламинами (рис. 4.1).
Характеристика морфометрических показателей слизистой оболочки бронхиального дерева в динамике экспериментальной пневмонии
На сегодняшний день общеизвестным фактом является вовлечение бронхов в патологический процесс в очаге острого воспаления при пневмонии. Более того, по данным литературы изменения морфофункционального состояния клеточных элементов бронхов наблюдаются и вне очага воспаления [62, 96].
Мы изучили состояние слизистой оболочки бронхиального дерева в контрольной группе животных ив процессе развития экспериментальной пневмонии. Результаты исследования представлены в таблице 5.1.1.
При сравнительном анализе данных выявлено, что при экспериментальной пневмонии отмечались структурные изменения слизистой оболочки на протяжении всего бронхиального дерева. Наблюдалось изменение величины апикально-базального индекса, обнаруживались участки истонченного эпителия, а также участки с перерожденным эпителием, т.е. с явлениями метаплазии. Появлялись участки эпителия, лишенные ресничек. Изменялось соотношение между слизистыми и реснитчатыми клетками — наблюдалась бокаловидно-клеточная гиперплазия. Такие изменения происходили в бронхах разного калибра.
Морфометрическая характеристика слизистой оболочки бронхов крыс на 4
сутки экспериментальной пневмонии Как видно из таблицы 5.1.1, в крупных бронхах толщина эпителиального пласта по сравнению с контрольной группой не имела достоверного увеличения.
Вместе с тем, в стенке уже видны нарушения в соотношении реснитчатых и бокаловидных клеток. Здесь можно говорить о соотношении слизистых и реснитчатых клеток и уменьшении его в 2 раза по сравнению с контрольной группой. Местами бокаловидные клетки замурованы в эпителиальном пласте. Появлялись участки, лишенные реснитчатого эпителия, и с метаплазией эпителия. На определенных участках выражены инвагинации внутрь эпителиального пласта. В просвете бронха выявлялись отдельные клеточные элементы.
