5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Бронхиальная_астма_В_2_томах_Том_1_Чучалин_А_Г_1997

TomiokaM., Ida S., Shindoh Y etal. Mast cells in bronchoalveolar lumen ofpatients with bronchial asthma. Am. Rev. Respir. Dis. 1984, 129 (6): 1000-1005.

TonnelA.B., Joseph М., GossetPh. etal. Stimulation of alveolar macrophages in asthmatic patients after local provocation test. Lancet. 1983,1:1406-1408.

Tosato G., Magrath I., Koski I. etal. Activation of supperessorT cells during Epstein-Barr-virus- induced infectious mononucleosis. N. Engl. J. Med. 1979, 301 (21): 1133-1137.

Touqui L., Hatmi М., Vargaftig B.B. Human platelets stimulated by thrombin produce plateletactivating factor (1-0-alkyl-2-acetyl-sn-glycero-3-phosphocholine) when the degrading enzyme acetyl hydrolase is blocked. Biochem. J. 1985, 229 (3): 811-816.

Townley R.G., Hopp R.J., AgrawalD.K., BewtraA.K. Platelet-activating factor and airway reactivity. J. Allergy. 1989, 83 (6): 997-1010.

ValoneF.H., Coles E., Reinhold V.R., GoetzJE.J. Specific binding ofphospholipid platelet-activating factor by human platelets. J. Immunol. 1982, 129 (4): 1637-1641.

Valone F.H., Goetzl E.J. Specific binding by human polymorphonuclear leucocytes of the immunological mediator l-0-hexadecyl/octadecyI-2-acetyl-sn-glycero-3-phosphorylcholine. Immunology. 1983, 48 (1): 141-149.

Van Heuven-Nolsen D., De Wildt D.J., Nijkamp F.P. Disturbed adrenergic regulation of coronary flow in the guinea pig heart after bordetella pertussis and endotoxin. Agents Actions. 1985, 17 (3-4): 405-406.

Van Oosterhout A.J., Ten Have G.A., Nijkamp F.P. Endotoxin-induced reduction of betaadrenoceptor number in guinea pig splenic lymphocyte membranes. Agents Actions. 1986,19 (5-6): 361-362.

Van OosterhoutA.J., van-Ark /., Folkerts G. etal. Antibody to interleukin-5 inhibits virus-induced airway hyperresponsiveness to histamine in guinea pigs. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1995,151 (1): 177-183.

Vargaftig B.B., Lefort J., Chignard М., Benveniste J. Platelet-activating factor induces a plateletdependent bronchoconstriction unrelated to the formation of prostaglandin derivatives. Eur. J. Pharmacol. 1980, 65 (2-3): 185-192.

Veenendaal G.H., Kool D.J., De Wildt D.J., Nijkamp F.P. Disturbance of mice tracheal betaadrenoceptor and cholinergic receptor limction by Bordetella pertussis and its cell wall components. Agents Actions. 1986, 19(5-6): 366-367.

Venge P. Serum measurement of eosinophil cationic protein (ECP) in bronchial asthma. Clin. Exp. Allergy. 1993, 23 (Suppl.2): 3-7. .

Venge P. Eosinophil activity in bronchial asthma. Allergy Proc. 1994, 15 (3): 139-141.

Verghese M. W., Charles L., Jakoi L. et al. Role of a guanine nucleotide regulatory protein in the activation ofphospholipase С by different chemoattractants. J. Immunol. 1987,138 (12): 4374-4380.

VirchowJ. C. Jr., Kroegel C., Walker C., Matthys H. Cellular and immunological markers ofallergic and intrinsic bronchial asthma. Lung. 1994, 172 (6): 313-334.

VoelkelN.F., Worthen S., Reeves J. T. etal. Nonimmunological production ofleukotrienes induced by plateletactivating factor. Science. 1982, 218: 286-289.

Walker C., Bode E., Boer L. et al. Allergic and non allergic asthmatics have distinct patterns ofTcell activation and cytokine production in peripheral blood and bronchoalveolar lavage. Am. Rev. Respir. Dis. 1992, 146(1): 109-113.

Walker C., Bauer W., Braun R.K. etal. Activated T cells and cytokines in bronchoalveolar lavages from patients with various lung diseases associated with eosinophilia. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1994, 150 (4): 1038-1048.

WardlawA.J. Eosinophils in the 1990s: new perspectives on their role in health and disease. Postgrad. Med. J. 1994, 70 (826): 536-552.

240

Welliver R.C., Wong D. Т., Sun M. et al. The development of respiratory syncytial virus-specific IgE and the release of histamine in nasopharyngeal secretions after infection. N. Engl. J. Med. 1981, 305 (15): 841-846.

Yamada K , Niimi A., Amitani R. et al. Airway inflammatory cell dynamics during late asthmatic reactions induced by toluene diisocyanate in guinea pigs. 2. Histological study (abstract). Arerugi. 1993,42(11): 1692-1700.

Yano Т., Ichikawa Y., Komatu S. etal. Association ofMycoplasma pneumoniae antigen with initial onset ofbronchial asthma. Am. J. Respir Crit. Care Med. 1994,149 (5): 1348-1353.

Yukawa Т., Read R.C., Kroegel C. et al. The effects of activated eosinophils and neutrophils on guinea pig airway epithelium in vitro. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 1990, 2 (4): 341-353.

Yukawa Т., Ukena D., Kroegel C. etal. Beta 2-adrenergic receptors on eosinophils. Binding and functional studies. Am. Rev. Respir. Dis. 1990, 141 (6): 1446-1452.

Zimmerman B. Eosinophil proteins as markers ofinflammation in childhood asthma. Allergy Proc. 1994,15(3): 143-145.

Zimmerman B., Enander I., Zimmerman R. et al. Asthma in children less than 5 years of age: eosinophils and serum 4 levels of the eosinophil proteins ECP and EPX in relation to atopy and symptoms. Clin. Exp. Allergy. 1994, 24 (2): 149-155.

Физиология дыхания

Современные представления о патогенезе респираторных нарушений при бронхиальной астме

В прошлом предпринималось много попыток выработать определе­

ние астмы в контексте ее влияния на легочную функцию, основными про­ явлениями нарушения которой являются: ограничение воздушного пото­ ка, его обратимость и гипервосприимчивость дыхательных путей (ATS Committee on Diagnostic Standards, 1962). Однако эти попытки не были удачными вследствие недооценки некоторых патогенетических механиз­ мов и, в частности, ведущей роли воспаления (Global Initiative for asthma, 1995).

В соответствии с последним определением, принятым объединенной Рабочей группой Национального института сердце, легкие и кровь и Все­ мирной Организацией Здравоохранения по вопросам глобальной страте­ гии лечения и профилактики астмы, клинические симптомы этого забо­ левания “обычно связаны с распространенным и варьирующим ограни­ чением воздушного потока, обратимость которого может проявляться либо спонтанно, либо под действием терапии” (Global Initiative for asthma, 1995).

Однако хорошо известно, что один и тот же пациент может одновре­ менно страдать и бронхиальной астмой, и хроническим обструктивным бронхитом (Vermeire, 1993). В настоящее время стало очевидным, что ог­ раничение воздушного потока в некоторой степени является обратимым и у больных хроническим обструктивным бронхитом (Kerrebijn, 1991). Так­ же у этой категории больных может иметь место гипервосприимчивость дыхательных путей к различным фармакологическим, физическим и хи­

242

мическим триггерным агентам. Поскольку факторы обратимости и гипер­ восприимчивости принято считать кардинальными признаками астмы, то подобное наслоение вышеназванных признаков при бронхите создает до­ полнительные трудности для дифференциальной диагностики этих двух заболеваний (Kerrebijn, 1991; Vermeire, 1993; Nugent, 1994; Subramanian, 1994). Особенно эти трудности проявляются при работе с астматиками пожилого возраста, у которых обратимость бронхиальной обструкции весь­ ма ограничена (Van-Schayck et al, 1994).

Основной целью современных методов изучения физиологии дыхания является наиболее полное функциональное отображение тех микро- и ма­ кроскопических изменений, которые имеют место в легком, и формули­ рование функционального диагноза, позволяющего наряду с клиничес­ ким более глубоко оценить состояние больного и проводимую терапию.

Хорошо известно, что степень отклонения параметров исследования ле­ гочной функции зависит от тяжести клинических проявлений астмы (Guidelines for the evaluation of impairment/disability in patients with asthma, 1993). Соотношение между выраженностью клинических проявлений аст­ мы и нарушением легочной функции в каждом конкретном случае зави­ сит от продолжительности приступа, усилий, прилагаемых пациентом при выполнении респираторного акта, конкретного метода, используемого для исследования функции внешнего дыхания и других факторов (Clark et al, 1993). Однако у многих пациентов, параметры респираторной функции которых снижены до 50% от нормы, не наблюдаются какие-либо симпто­ мы заболевания. В то же время известно, что при так называемой “болез­ ни мелких бронхов” могут отсутствовать какие-либо отклонения параме­ тров бронхиального сопротивления и форсированной жизненной емкос­ ти легких (Global Initiative for asthma, 1995).

Ниже нами будут рассмотрены современные методы исследования функции внешнего дыхания и основные нарушения респираторной функ­ ции при бронхиальной астме, которые позволяют выявлять эти методы.

Бодиплетизмография в диагностике основных синдромов нарушения респираторной функции при бронхиальной астме

Общие вопросы

Общая плетизмография, или бодиплетизмография, или “плетизмогра­ фия всего тела” (полное название в западной литературе —whole body plethysmography), является основным методом исследования механики ды­

хания и широко используется в клинической физиологии дыхания в тече­ ние последних десятилетий (Standardization oflung function tests, 1993). Его значение для диагностики основных нарушений респираторной функции трудно переоценить. Основные синдромы респираторных расстройств при бронхиальной астме —ограничение воздушного потока, гипервоздушность, обратимость бронхиальной обструкции —диагностируются наиболее бы­ стро и точно при использовании бодиплетизмографии. Такие широко при­ меняемые методы, как спирометрия и пневмотахометрия, в последние годы все реже используются в клинике в качестве самостоятельных методов при углубленных исследованиях, а выполняют скорее скрининговую функцию. Это связано и с тем, что основные цели пневмотахометрического и спиро­ метрического исследований по оценке потоков и объемов более полно и точно достигаются при выполнении полного плетизмографического ис­ следования. Кроме того, в рамках плетизмографического исследования проводится оценка такого важного компонента респираторной функции, как исследование статической или динамической растяжимости легких. Поэтому представляется целесообразным в настоящем разделе подробно остановиться на особенностях и технологических новшествах современ­ ного общеплетизмографического исследования и основных респиратор­ ных нарушениях при бронхиальной астме, которые позволяет выявлять этот метод.

Измерение легочных объемов Изменения легочных объемов рассчитываются из колебаний давления

внутри камеры и изменений объема газа в камере. Сигнал давления внут­ ри камеры умножается на константу, пропорциональную объему газа в камере (общий объем камеры минус объем пациента). Кроме того, сигнал давления в камере также делится на сопротивление флоуметра камеры и интегрируется. Эти сигналы накладываются один на другой, давая в ре­ зультате истинное изменение легочного объема.

Определение внутригрудного объема (ВГО) и структуры статических объемов состоит из проведения двух отдельных маневров, проводимых в строгой последовательности в пределах одного теста. Путем выполнения дыхательного маневра при закрытой заслонке может быть определен аб­ солютный объем внутригрудного газа (Vtg). После определения этого показателя может быть проведен маневр измерения жизненной емкости легких вдоха, при котором получаются все показатели, составляющие структуру общей емкости легких.

244

1.Определение ВГО

При проведении маневра определения ВГО пациент производит дыха­ тельные движения против заслонки либо часто, либо спокойно. На мони­ торе итоговые небольшие изменения легочного объема ((VL) откладыва­ ются по отношению к ротовому давлению (Pm). Ротовое давление в этом случае равняется альвеолярному, поскольку при закрытой заслонке, от­ сутствуют движения воздушного потока. Определение ВГО осуществля­ ется по закону Бойля с применением соответствующих уравнений: P,V,

=р1 2VУ Г

Барометрическое давление Итоговая формула Vtg = ---------------------------------------------------------

Угол наклона графика зависимости Pm/Pb

Современные системы способны определять ВГО при частом и спо­ койном дыхании. При спокойном дыхании графики лишь частично от­ ражают полный дыхательный цикл, при частом дыхании на мониторе — полный дыхательный цикл в форме петли. При правильно выполненном маневре петли должны быть замкнуты (изменения объема должны быть как можно меньшими). Угол наклона петли ВГО должен быть всегда от­ рицателен. Чем больше ВГО, как например у больных с бронхиальной об­ струкцией, тем меньше угол наклона, то есть петли становятся более гори­ зонтальными. Напротив, меньший ВГО, как например у рестриктивных больных, характеризуется более вертикальными петлями.

2. Определение ФОЕ и структуры статических объемов

Спокойное дыхание до появления заслонки требуется для того, чтобы предоставить достаточное количество данных для расчета ФОЕ. После завершения маневра определения ВГО пациент должен провести маневр ЖЕЛ для определения статических объемов. Традиционная плетизмогра­ фия требует, чтобы маневр ВГО с частым дыханием проводился точно на уровне ФОЕ, но не всегда представляется возможным координировать вы­ полнение данного маневра. Способность современных систем продолжи­ тельно мониторировать д VL решает данную проблему. При неудовлетво­ рительной координации заложенные программы автоматически осуще­ ствляют соответствующую коррекцию.

В соответствии с рекомендациями Американского Торакального и Ев­ ропейского Респираторного Обществ (ATS Statement, 1991; Standardization of lung function tests, 1993) маневр должен осуществляться следующим об­ разом. Пациент инструктируется дышать спокойно. После четырех обыч­

245

ных дыхательных циклов во время спокойного выдоха оператор должен нажать стартовую кнопку и заслонка автоматически перекрываетдыхатель­ ный контур в тот момент, когда поток, воспринимаемый флоусенсором равен нулю. В этот момент в зависимости от режима выбранного операто­ ром пациент либо осуществляет вдох против закрытой заслонки, либо де­ лает частые дыхательные движения.

Система рассчитывает средний конечный экспираторный уровень из четырех дыхательных циклов, предшествующих появлению заслонки, и определяет его как ФОЕ. Измеренный ВГО используется затем для кор­ рекции расчета ФОЕ.

Сопротивление дыхательных путей

Сопротивление дыхательных путей (СДП, Raw) определяется как раз­ ница альвеолярного и атмосферного давлений на единицу респираторно­ го потока: Raw = Palv / Vm. Общая плетизмография как метод представля­ ется идеальным для определения Palv в условиях воздушного потока. Дан­ ное исследование позволяет клиницисту количественно определить па­ тологические изменения дыхательных путей, особенно при хронических обструктивных заболеваниях легких ХОЗЛ, а также изменения, связанные с фармакологическим воздействием на дыхательные пути (бронходилатационные и провокационные тесты).

СДП обычно измеряется для того, чтобы судить о сопротивлении внутригрудных дыхательных путей. Однако фактически все методы при изме­ рении включают в себя и сопротивление верхних дыхательных путей (Garcia-Pachon et al, 1994). Общее СДП может быть разделено на анатоми­ ческой основе (создаваемое бронхами диаметром более 2 мм или менее) на центральный и периферический компоненты. В норме 80-90% бронхи­ ального сопротивления создают центральные дыхательные пути, то есть от 1-й до 17-й генерации дыхательные пути составляют проводящую зону и представлены в основном бронхами, после чего идут респираторные бронхиолы. Поэтому плетизмографическое определение сопротивления в первую очередь отражает сопротивление центральныхдыхательных путей. Более мелкие дыхательные пути формируют так называемую “немую зону” сопротивления, в которой изменения сопротивления обычно маскиру­ ются сопротивлением дыхательных путей (Tammeling G.J. and Quanjer :Н., 1985; Wagner et al., 1990). В качестве иллюстрации можно привести следующий пример обструкции бронхов мелкого калибра, при котором центральный компонент остается неизменным, а периферический - воз­ растает на 100% (табл.1).

246

Таблица 1

Влияние центральных и периферических бронхов на общее сопротивление (см вод.ст./л/с)

Следует обратить внимание, что общее сопротивление возрастает несу­ щественно, лишь на 10% при повышении сопротивления периферичес­ ких бронхов на 100%. Таким образом, центральный компонент сопротив­ ления дыхательных путей является доминирующим фактором в плетизмографическом определении бронхиального сопротивления.

Факторы, снижающие поток По мере уменьшения площади внутреннего просвета бронхов, эффек­

тивное приводное давление для воздушного потока снижается. В соответ­ ствии с законом Пуазейля сопротивление дыхательной трубки изменяет­ ся обратно пропорционально ее радиусу, возведенному в четвертую сте­ пень. Поэтому уменьшение радиуса просвета вдвое приводит к возраста­ нию сопротивления в 16 раз.

Просвет бронхов уменьшается при различных патологических состоя­ ниях: например, бронхоспазм с гипертрофией гладкой мускулатуры брон­ хов, отек слизистой, воспаление, гиперсекреция слизи —все это способ­ ствует уменьшению радиуса просвета и, следовательно, снижению воз­ душного потока. Также снижению потока может способствовать его турбуленция из-за разветвлений и неровности бронхиальных стенок.

Сопротивление потоку в значительной мере обусловлено легочным объемом. С увеличением объема легких (например, во время вдоха) соот­ ветственно также увеличивается просвет дыхательных путей. Эластичес­ кие волокна, соединенные с наружной поверхностью периферических ды­ хательных путей, при повышении легочного объема напрягаются, обеспе­ чивая тракционное расправляющее действие на дыхательные пути. Со сни­ жением легочного объема при выдохе силы растяжения ослабевают и ди­ аметр бронхов уменьшается, что приводит к повышению сопротивления.

Опираясь на концепцию объемного влияния можно объяснить, поче­ му снижение эластической отдачи паренхимы (например, при эмфиземе)

247

приводит к снижению приводного давления для потока и повышению сопротивления дыхательных путей. Повышение сопротивления со снижен­ ным легочным объемом теоретически объясняется перемещениями точ­ ки равного давления (ТРД) по направлению к альвеолам (к периферичес­ ким дыхательным путям) во время выдоха. Периферические дыхательные пути коллабируют при смещении ТРД по направлению к ним и частично задерживают воздушный поток. Этот эффект хорошо проявляется при выполнении динамических дыхательных маневров, таких, как маневр из­ мерения ФЖЕЛ, и высокочастотных маневров; при спокойном дыхании его влияние на результаты не так существенно.

Определение сопротивления дыхательных путей

СДП получается путем деления альвеолярного давления (Palv) на рото­ вой поток. Последний легко определяется с помощью флоуметра, однако Palv измерить труднее. Так определение Raw требует, чтобы пациент во время измерения беспрепятственно дышал через дыхательный контур, а Palv должно отражать среднее давление внутри легкого. Оно может быть выражено по отношению к внутригрудному компрессионному объему (Vcomp). Последний является разницей между изменением легочного объема и интегрированным ротовым потоком. Для единичного спокой­ ного вдоха компрессионный объем будет равняться нулю, поскольку из­ менение легочного объема будет равно объему выдыхаемому через рот. В динамических условиях (при форсированном дыхании) наблюдается дру­ гая картина: часть газа остается в легких и подвергается либо компрес­ сии, либо разрежению (в зависимости от того, какая фаза дыхательного цикла - вдох или выдох). Объем компрессии прямо пропорционален Palv. Путем измерения альвеолярного объема и используя соответствую­ щие газовые законы может быть измерено среднее альвеолярное давле­ ние. Существует два способа определения компрессионного объема. Один метод построен на определении разницы изменения объема легких и ин­ тегрированного ротового потока: Vcomp = дУ Ь —д Vm. Недостатком его является то, что при этом требуется анализ большого количества показа­ телей с расчетом их разницы. Альтернативный метод, более часто исполь­ зуемый в современных системах, состоит в том, что пациент дышит не комнатным воздухом, а в замкнутом пространстве камеры. Система легко трансформируется в плетизмограф давления во время этой фазы. Во вре­ мя вдоха происходит падение альвеолярного давления как прямое следст­ вие растяжения грудной клетки. Одновременно отмечается повышение давления в камере. Обратное наблюдается во время выдоха: повышается

248

альвеолярное давление и понижается давление в камере. Регистрируемые флюктуации давления в кабине обратно пропорциональны изменениям альвеолярного объема (выражаемым как изменения компрессионного объема) на протяжении всего дыхательного цикла. Если точнее, то д VL в этом случае регистрируется из сигнала трансдъюсера (преобразователя) давления, отражающего исключительно количество газа, остающегося в легком и подвергающегося компрессии во время выдоха (или разреже­ нию во время вдоха), а именно компрессионного объема. Ротовой поток поступает при этом напрямую в кабину.

Сопротивление дыхательных путей - это постоянно варьирующая ве­ личина в зависимости от ротового потока. Поэтому более удобным пред­ ставляется выражать его в виде одного показателя, среднего для потока в пределах ± 5л/с. СДП обратно пропорционально наклону зависимости Palv и Vm. Таким образом, при повышении угла наклона Raw сопротивление дыхательных путей снижается.

В современных системах компьютер автоматически рассчитывает Raw для каждой кривой и выдает в форме показателей на монитор. Нормаль­ ный уровень сопротивления при частом дыхании примерно составляет 1,5-2,0 см вод.ст./л/с. Сопротивление при спокойном дыхании будет несколько выше.

Петля типичной кривой сопротивления должна быть абсолютно замк­ нута, иметь сигмовидную форму и положительный угол наклона. Зачас­ тую правильные петли замкнутой формы бывает трудно получить в кли­ нических условиях. Поскольку открытые петли различаются по форме и углу ротации, некоторые авторы определили основные причины образо­ вания открытых петель. Причины связаны как с физическими и геомет­ рическими свойствами самих дыхательных путей, так и с особенностями, свойственными плетизмографической технике. Эти артефакты могут быть устранены, если исследование проводить аккуратно, точно следуя обще­ принятым стандартам.

Закрытие петель зависит также от амплитуды и частоты. Рекомендуе­ мая частота - 2 цикла в секунду. Однако она также зависит от антропоме­ трических показателей пациента и глубины дыхания. Амплитуда должна быть от 0,5 до 1,5 л/с. Другие причины разорванности петель: 1) раздува­ ние щек; 2) утечка газа мимо контура и из камеры; 3) нестабильная темпе­ ратурная изолиния перед началом теста.

Необходимо также помнить, что существуют и физиологические причи­ ны формирования незамкнутых петель, наиболее частой из которых являет­ ся ловушка альвеолярного газа, причиной которой в свою очередь может быть региональная асинхронность наполнения и опорожнения легких.

249