5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Внебольничная_пневмония_и_дизадаптационный_синдром

РАЗДЕЛ I

клетки респираторных бронхиол (клетки Клара) и альвеолярные мак­ рофаги.

Клетки Клара наиболее многочисленны в мелких бронхах и брон­ хиолах. По мнению J.B. McCafferty с соавторами (2004 г.), эти клетки участвуют в образовании фосфолипидов и, возможно, в выработке сурфактанта [201]. При помощи гистохимических методов исследова­ ния в их цитоплазме выявлены липиды, белки, а также ферменты: ще­ лочная и кислая фосфатаза, каталаза, неспецифические эстеразы, липа­ зы [201]. В этих же клетках был обнаружен низкомолекулярный белок - ингибитор протеаз [172]. Антипротеазное действие этого ингибитора направлено на блокирование эластазы и коллагеназы, способных вызы­ вать распад соединительно-тканных белков и деструкцию лёгочной ткани. Предположение о том, что альвеолоциты 2-го типа синтезируют и секретируют материал, из которого формируется надклеточный по­ верхностно-активный жидкий слой в альвеолах, впервые высказал Макклин (1954 г.). К настоящему времени эта гипотеза получила фак­ тическое подтверждение. Популяция этих клеток (альвеолоцитов 2-го типа) выполняет две функции: репродуктивную и секреторную [175]. Они активно синтезируют белки, фосфолипиды, углеводы. Синтезиру­ емые поверхностно-активные компоненты, в частности дипальмитоилфосфатидилхолин, накапливаются в цитофосфолипосомах и в их со­ ставе переносятся в апикальную часть клетки, где осуществляется сек­ реторный процесс. В обычных физиологических условиях секреция альвеолярного сурфактанта осуществляется экзоцитозом по мерокриновому пути. В условиях лёгочной патологии наблюдается галокриновый тип, в просвете альвеол при этом появляются клетки с разной сте­ пенью дистрофических и деструктивных изменений. Значительные масштабы секреторной активности альвеолоцитов 2-го типа, большая суммарная площадь апикальной поверхности этих клеток, обращённой в просвет альвеол и являющаяся источником ПАВ и белка, позволили прийти к заключению, что респираторный отдел дышащих лёгких представляет собой активно секретирующую железу [23]. Совокуп­ ность полученных к настоящему времени данных не позволяет сомне­ ваться в участии этих клеток лёгких в негазообменных функциях, в частности в липидном и фосфолипидном обменах и формировании сурфактанта.

22

БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ Д^1ХАНИЯ

Современные представления о метаболических процессах в лёгких базируются на самых разнообразных исследованиях. Среди них наибо­ лее информативными являются экспериментальные работы. Тенденци­ ей последних лет стало увеличение количества работ по исследованию биохимии органоспецифических жидкостей: мокроты, жидкости брон­ хоальвеолярного лаважа, паров конденсата выдыхаемого воздуха [167, 184].

Жидкость бронхиального лаважа, несомненно, отражает состояние и специфические изменения в бронхолёгочной системе, но не всегда ясно, в какой степени. Строгие показания и травматичность взятия бронхоальвеолярной жидкости (БАЛЖ) ограничивают использование этого материала.

За последние годы возрос интерес к конденсату паров выдыхае­ мого воздуха (КВВ), получаемого безболезненным атравматичным способом. Интерес к исследованию КВВ совпал с широким изучени­ ем сурфактантной системы лёгких. До недавнего времени считалось, что поверхностно-активные вещества ССЛ, продуцируемые клетками альвеолярного эпителия, удаляются путём обратного всасывания в кровь или продвижения их к слизистой оболочке дыхательных путей. Обнаружение элементов сурфактанта в выдыхаемой жидкости позво­ лило считать, что сурфактант выделяется лёгкими. Эти исследования дали толчок к широкому изучению конденсата как биологической жидкости, а также возможности использования качественного состава КВВ для характеристики его биохимической индивидуальности и в диагностических целях [154, 175, 189].

Вработах некоторых авторов представлены данные качественного

иколичественного состава КВВ у больных ХНЗЛ [201]. В результате исследований КВВ обнаружено увеличение продуктов ПОЛ, а также

продукты гликолиза - повышение показателя молочной и снижение количества пировиноградной кислот. Интересно, что белки «острой фазы» имели более высокий количественный уровень в КВВ по срав­ нению с плазмой крови, что объясняется связью белков с процессами кислородообеспечения, свободнорадикальной активностью и воспале­ нием. В других работах полярографическим методом определена сте­ пень изменения ПА свойств ССЛ в КВВ [106]. Выявлено подавление ПА при бронхоэктатической болезни, гипоплазиях, абсцессах, в мень­ шей степени при туберкулёзе лёгких. Это позволяет сделать вывод о

23

РАЗДЕЛ I

том, что поражение ССЛ наблюдается при всех формах заболеваний лёгких. Б.И. Гельцером (1990 г.) выявлено, что при пневмонии увеличи­ вается поверхностное натяжение экспиратов, а также повышается со­ держание общего белка. В последние годы накоплен фактический мате­ риал, свидетельствующий о том, что помимо вышеуказанных веществ в КВВ находятся биологически активные вещества, ферменты, аминокис­ лоты [182].

Как указано выше, биохимические процессы в лёгочной ткани, ха­ рактеризующие метаболическую функцию, изучены недостаточно пол­ но. В основном исследования базируются на изучении липидного и белкового обменов сурфактантной системы лёгких и лишь в единич­ ных работах исследованы пути углеводного и азотистого обменов. В связи с этим возникает необходимость поиска тонких и одновременно доступных биохимических методов, к числу которых относятся иссле­ дования ферментов. Так, изменение активности ферментов в КВВ в результате выхода энзимов из поврежденных клеток не только может использоваться как показатель повреждения, но и в определённой сте­ пени свидетельствовать о выраженности патологических изменений в системе органов дыхания. Перспективным являются исследования, связанные с изучением продуктов белкового обмена и белков «острой фазы», их изменений в количественном соотношении при остром вос­ палительном процессе бронхолёгочной системы. Экспрессирующий на самых ранних стадиях воспалительной реакции под воздействием про­ тивовоспалительных цитокинов белок «острой фазы» - альфа 1 кислый гликопротеин, принимает активное участие в процессах неспецифиче­ ской резистентности и иммунорегуляции, обладает прямым антитокси­ ческим действием в отношении токсинов грамположительных микро­ организмов [133, 142]. Исследования в этой области могут дать ответы на отдельные вопросы, касающиеся патогенеза заболеваний в системе органов дыхания, а также выявить и скорректировать метаболические нарушения в лёгочной ткани на ранних этапах развития НЗЛ.

Интенсификация катаболических и анаболических процессов в лёгких требует от органа высоких энергетических затрат. Основным энергетическим субстратом лёгких и поставщиком восстановительных эквивалентов являются углеводы. В ткани лёгких обнаружены углево­ ды и их метаболиты, характерные для всех органов, однако содержание гликогена и свободной глюкозы в несколько раз меньше, чем в печени и мышцах. В течение суток уровень глюкозы и гликогена изменяется (выше в утренние часы). Характерно для органа дыхания и то, что лёг­

24

БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ Д^1ХАНИЯ

кие могут усиленно ассимилировать глюкозу и синтезировать глико­ ген. Лёгочная ткань может извлекать из крови и метаболиты углевод­ ного обмена: пировиноградную и молочную кислоты [22]. Причём, этот процесс зависит не только от концентрации метаболитов в крови от рН и содержания кислорода в ней. Нами не найдено ни одной науч­ ной публикации, касающейся исследования уровня молочной кислоты в конденсате выдыхаемого воздуха при пневонии в условиях адапта­ ции.

Ведущую роль в развитии метаболических нарушений при заболе­ ваниях органов дыхания играет гипоксическая гипоксия [20]. Развива­ ющиеся при этом расстройства могут быть связаны с острым наруше­ нием пуринового обмена, описанным на основании экспериментальных исследований и подтвержденным зарубежными учёными [199]. Сущ­ ность его заключается в том, что при недостаточной обеспеченности тканей кислородом и сопутствующего ей лактоацидоза усиливается катаболизм пуриновых мононуклеотидов до гипоксантина. Реутилиза­ ция последнего до аденозинтрифосфата при этом нарушается, и он окисляется до мочевой кислоты. В условиях гипоксии этот процесс ка­ тализирует в основном ксантиноксидаза и, в меньшей степени, - ксантиндегидрогеназа. Ксантиндегидрогеназная реакция сопровождается усиленной продукцией активных форм кислорода, что приводит к ис­ тощению фонда антиоксидантов, снижению эффективности системы антиоксидантной защиты с последующей интенсификацией перикисного окисления фосфолипидов мембранных структур. В настоящее время считается, что в генезе апоптоза клеток ведущая роль принадле­ жит именно процессам липопероксидации мембран. Авторы экспери­ ментальных исследований показали высокую информативность гиперурекемии при гипоксии в опытах на животных, поскольку мочевая кислота является конечным продуктом острого нарушения пуринового обмена [80]. Однако это требует и клинического подтверждения. Ост­ рые заболевания лёгких сопровождаются разной степенью дыхатель­ ной недостаточности, могут служить клинической моделью для этого. Исследований уровня мочевой кислоты при болезнях лёгких и при адаптации организма к изменяющимся условиям среды в конденсате выдыхаемого воздуха нами не встречено.

В 1980 г. американские ученые R.F. Furchgott и J.V. Zawadskj от­ крыли феномен вазореклаксации, зависимой от эндотелия [112, 169].

25

РАЗДЕЛ I

R.F. Furchgott высказал предположение, что эндотелиальный фак­ тор релаксации (EDRF - endothelium-derived relaxing factor) - это оксид азота (NО). Было обнаружено, что NO существует как газ в анаэробном растворе и окисляется до нитрата в присутствии кислорода [70, 154, 168]. Ряд исследователей представили убедительные доказательства того, что вещество, повышающее активность кальцийзависимой гуанилатциклазы (ГЦ) в гладкой мускулатуре сосудов, - это NО [21, 71, 170, 221].

Дальнейшие исследования подтвердили, что истинным активато­ ром ГЦ является нитрозил-гем, образующийся в результате взаимодей­ ствия NO с железом гема ГЦ. Установлено, что ГЦ катализирует синтез циклического гуанозинмонофосфата (цГМФ) - мощного регулятора метаболизма клетки. Накопление цГМФ в гладких миоцитах способ­ ствует и релаксации [148, 192, 207].

Исследования, проведенные П.А. Мотавкиным с соавторами [82], установили, что морфологическое и биохимическое созревание легких находится в прямой зависимости. При этом становление активности NOS в респираторном отделе легких и их сосудах соответствует направлению развития легких в онтогенезе. В постнатальном периоде по мере формирования альвеолярной структуры в легких активность NOS в мелких воздухоносных путях значительно снижается. Предпо­ лагают, что высокий уровень синтеза NО в дыхательных бронхиолах способствует регуляции тонуса мелких воздухоносных путей и обеспе­ чивает расправление альвеол при первом вдохе новорожденного [215, 220].

Конститутивная способность эпителиоцитов бронхов человека и млекопитающих секретировать NO была подтверждена в опытах in vitro [214].

Измерение содержания NO в выдыхаемом воздухе у здоровых добровольцев при физической нагрузке показало, что его количество, выдыхаемое за 1 мин, увеличивается и находится в прямой зависимо­ сти от сердечного выброса, уровня вентиляции легких и содержания кислорода в выдыхаемом воздухе [146, 208]. Вероятно, количество вы­ дыхаемого NО при указанных условиях зависит от его клиренса в аль­ веолах. Увеличение его продукции способствует адекватной бронходилятации во время физической нагрузки, а также направлено на регуля­ цию работы цилиарного и секреторного аппарата бронхов [177, 178, 181].

26

БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ Д^1ХАНИЯ

Таким образом, система, регулирующая дыхание, включает кле­ точные механизмы, интегрированные ядрами блуждающего нерва, ко­ торые в свою очередь контролируются дыхательным центром. При всех различиях уровней регуляции объединяющим следует считать ок­ сид азота [176, 209]. Действие его на эффекторные клетки бронхов не является однонаправленным. NO снижает тонус гладких миоцитов в норме и повышает его, вызывая констрикцию бронхов и нарушение воздухопроводимости в условиях патологии [179, 200]. NO участвует в регуляции функций местных эндокриноцитов и мастоцитов через сек­ рецию его аксонами и собственную его продукцию. NO усиливает по­ движность альвеолярных макрофагов, повышает фагоцитарную актив­ ность и продукцию цитокинов, стимулирует пролиферацию и дифференцировку иммунокомпетентных лимфоцитов в парабронхиальных лимфатических фолликулах, альвеолоцитах [190, 333]. NO регулирует синтез сурфактанта, а в клетках Клара повышает образование фермен­ та, разрушающего его [156, 203]. Особую роль в местной гемодинами­ ке играют альвеолоциты, которые с помощью NO регулируют прони­ цаемость капиллярных эндотелиоцитов, способствуют оптимальной диффузии газов и насыщению эритроцитов кислородом, меняют жест­ кость скелета эндотелиальной клетки и размер просвета микрососудов. Высказано предположение, что увеличение активности NO-синтазы при патологических процессах отражает характер адаптационных ме­ ханизмов. На этапе срочной адаптации NО ограничивает чрезмерную стресс-реакцию и обеспечивает перераспределение энергетических ре­ сурсов в органах. На переходном этапе NO активирует ранние регуля­ торные гены и участвует в передаче сигнала от ранних генов к позд­ ним, а на этапе долговременной адаптации обеспечивает поддержание повышенной устойчивости организма [29, 83, 102, 112, 169, 225].

В последние полтора десятилетия резко выросло число биохими­ ческих анализов, проводимых еще на одной жидкости организма, - слюне, которая обычно исследуется параллельно с другими биохими­ ческими объектами. В слюне определяют электролиты, активность ферментов, рН [197]. Существует мнение, что слюна, обладая меньшей, чем кровь, буферной емкостью, лучше отражает изменения кислотно­ щелочного равновесия организма человека [196]. Однако как объект исследования она не получила широкого распространения. Нами не встречено ни одной научной работы, в которой биологический суб­ страт - слюна, рассматривался бы в аспекте адаптации к изменяющим­ ся условиям внешней среды и при заболеваниях легких.

27

РАЗДЕЛ I

Слюна производится слюнными железами ротовой полости. Ос­ новными, самыми крупными железами являются три пары - околоуш­ ные, подъязычные и подчелюстные. Кроме того, имеется множество мелких желез, вносящих вклад в формирование слюны. Околоушные железы продуцируют секрет с преимущественным содержанием белка (серозные железы). Мелкие железы, расположенные в слизистых обо­ лочках корня языка, мягкого и твердого неба, являются слизистыми - в их секрете преобладают углеводы. В подъязычных и подчелюстных железах есть и белковые, и слизистые секреторные клетки. Такие желе­ зы называют смешанными.

Учитывая анатомическую и морфологическую структуру слюн­ ных желез, можно предположить, что вырабатываемая ими биологиче­ ская жидкость отражает состояние гомеостаза всего организма. Ведь слюна - довольно сложный по составу комплекс веществ, их физиоло­ гические функции разнообразны. Функция смачивания пищевого ком­ ка выполняется за счет воды, составляющей основу слюны. Карбонатионы создают в ротовой полости слабощелочную среду. Полисахарид­ ный компонент слюны защищает эпителий от механических микро­ повреждений. Белки слюны выполняют в первую очередь фермента­ тивную функцию, начиная процесс расщепления углеводов. Наконец, слюна выполняет защитную функцию: среди имеющихся в ней биоло­ гических веществ давно известны или обнаружены в последнее время бактерицидные и фунгицидные вещества, антитела и пр. Кроме орга­ нических соединений в слюне находятся и многие минеральные [193].

Стандартные методы анализа состава слюны позволяют опреде­ лять содержание белков, углеводов, ферментов, мочевой кислоты и мочевины, аммиака и азота в неорганических соединениях, липидов, холестерина, карбонатов и хлоридов, фосфора неорганического, каль­ ция, калия и хлора.

Слюна, как жидкость для биохимических анализов, имеет два су­ щественных преимущества по сравнению с другими [202]. Во-первых, простота и гигиеничность получения пробы для анализа. Во-вторых, в слюне сохраняются все биохимические составляющие без специальных условий хранения (в силу особенностей химического и ферментного состава) [160].

В доступной нам литературе не найдено ни одного исследования ни при какой патологии такого фермента, как эстераза слюны. Хотя, на наш взгляд, она может быть маркёром патологического процесса в лёг­

28

БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ Д^1ХАНИЯ

ких, с учетом её свойств (главное из них - поддержание состояние структуры лёгочной ткани) [135].

Следующим биологическим субстратом, представляющим огром­ ный интерес, является моча. Как объект для исследования она является наиболее доступной. Сбор мочи для пациента гораздо менее затрудни­ телен, чем взятие крови; не составляет труда получить для исследова­ ний и достаточное количество материала.

Моча в определенной степени отражает работу почек — основно­ го выделительного и гомеостатического органа, а значит динамику об­ менных процессов в различных органах и тканях. Поэтому по измене­ нию количественного и качественного ее состава можно судить о со­ стоянии отдельных звеньев обмена веществ, избыточном их поступле­ нии, нарушении гомеостатических реакций в организме. С мочой из него выводятся избыток воды, многие электролиты, промежуточные и конечные продукты обмена веществ, гормоны, витамины, чужеродные вещества. При различных функциональных состояниях организма в моче могут появляться химические вещества, не характерные для нор­ мы: глюкоза, белок, кетоновые тела, желчные пигменты, форменные элементы крови и пр. Определение этих веществ в моче может исполь­ зоваться в биохимической диагностике отдельных заболеваний. Белки в норме выделяются в очень малых количествах, которые не улавливаются лабораторными методами.

Глюкоза и другие моносахариды обычными лабораторными мето­ дами в моче не обнаруживаются.

Среди ферментных систем канальцевого эпителия наиболее диа­ гностически значимо исследование в моче активности N -ацетил-Р-В- глюкозаминидазы (Р-2-ацетиламидо-2-дезокси-В-глюкозидацетами- додезоксиглюкогидролазы) - НАГ. НАГ - фермент лизосом тубуляр­ ного эпителия нефрона, гидролизующий N-ацетил-глюкозаминиды и N -ацетил-галактозаминиды нередуцируемых концевых остатков P-N- ацетилглюкозамина в гликолипидах и гликозамингликанах (ГАГ). Имея достаточно большую молекулярную массу (140-160 кD), НАГ, активность которого повышается в крови при ряде патологий, при це­ лостности базальной мембраны не попадает в мочу [216, 217, 227].

Активность НАГ локализована в лизосомах. Лизосомы как суб­ клеточные структуры окружены однослойной липидной мембраной и содержат в латентном состоянии более 30 гидролитических ферментов. Диагностическое значение среди них имеют только некоторые: Р- глюкуронидаза, Р-галактозидаза, арилсульфатаза, N-ацетил-Р-В-

29

РАЗДЕЛ I

глюкозаминидаза и некоторые другие. Лизосомы чувствительны к из­ менениям клеточного метаболизма и мембранотропным веществам эн­ догенного и экзогенного происхождения [166].

Всоответствии с функцией лизосом выделение их ферментов во внеклеточное пространство (мочу) может происходить без нарушения целостности плазматической мембраны эпителиальной клетки путем внутриклеточной секреции и экзоцитоза. Это позволяет предположить, что активность НАГ мочи при патологических состояниях отражает скорее функциональные нарушения почек, чем нарушение клеточных структур нефрона [204].

Вткани почек и моче здорового человека 80-90 % НАГ присут­ ствует в виде более кислого фермента, в то время как в сыворотке кро­ ви этот фермент представлен главным образом щелочным изофермен­ том. Исследование методом ионообменной хроматографии показало преобладание в сыворотке крови НАГ с более высокой изоэлектрической точкой. В моче изофермент существует как форма с низкой изоэлектрической точкой. Соотношение изоферментов НАГ в моче здоро­ вых людей имеет сходство с почечной тканью, а не с сывороткой крови, свидетельствуя, что НАГ попадет в мочу из тубулярного отдела нефро­ на, а не при фильтрации через гломерулы [216].

Активность фермента не всегда зависит от его концентрации,

определенной иммунохимическими методами, так как число иммуно­ логических детерминант нередко не соответствует каталитической ак­ тивности фермента. В настоящее время существуют колориметриче­ ские и спектрофотометрический методы определения активности НАГ, обладающие высокой чувствительностью. Созданы флуориметры, поз­ воляющие проводить анализ в микропланшетах и характеризующиеся высокой производительностью. При респираторной патологии не найдено исследований по определению НАГ.

Влитературе накопилась обширная информация об олигопепти­ дах средней молекулярной массы, появляющихся в биологических жидкостях и тканях больных при заболеваниях, сопровождающихся патологическим белковым катаболизмом и развитием токсических со­ стояний.

В1965 г. С. Scribner установил, что за развитие уремической ин­ токсикации ответственны вещества, проникающие через брюшину при перитонеальном диализе, но задерживаемые целлофановыми мембра­ нами, т. е. обладающие средней молекулярной массой - от 300 до 5000

30

БОЛЕЗНИ ОРГАНОВ Д^1ХАНИЯ

дальтон. Постепенно стало очевидным, что молекулы средней массы имеют самое непосредственное отношение к патогенезу интоксикаци­ онного шока, воспалительных болезней легких, выполняя роль неспе­ цифических маркеров интоксикации. По химической природе группа молекул средней массы неоднородна. В их состав входят около 30 био­ логически активных пептидов, среди них вазопрессин, окситоцин, глюкагон, кальцитонин, а также полиамины, многоатомные спирты, углеводы. Известные трудности в оценке токсического действия инди­ видуальных компонентов молекул средней массы связаны с тем, что каждый из них, взятый в отдельности, не проявляет токсических свойств. Предполагается, что токсический эффект обусловлен суммар­ ным влиянием всех входящих в состав молекул средней массы соеди­ нений вследствие развития эффектов потенцирования и синергизма.

В.В. Николайчик выделяет 4 механизма, объясняющих токсиче­ ские свойства пептидов группы молекул средней массы:

1.Суммарное действие высокоспецифических естественных пеп­ тидных биорегуляторов, присутствующих в аномально высоких коли­ чествах.

2.Блокирование рецепторов естественных пептидных биорегуля­ торов пептидами из группы молекул средней массы, имеющими схо­ жее строение.

3.Неспецифическая модификация пептидами молекул средней массы структурно-функциональных свойств клеточных мембран -

мембранотропное действие.

4. Связывание пептидов группы молекул средней массы с транс­ портными белками с вытеснением переносимых метаболитов.

Биологические последствия действия молекул средней массы весьма драматичны - нарушение микроциркуляции и гемолиз эритро­ цитов, угнетение эритропоэза, развитие вторичной иммунодепрессии, угнетение синтеза белка, замедление тканевого дыхания и синтеза АТФ, сопровождающиеся нарушением активного транспорта ионов, исчезновением ионных градиентов на клеточн^хх мембранах и актива­ цией процессов деструкции клеток [126].

В физиологических условиях 95 % молекул средней массы удаля­ ется почками путем гломерулярной фильтрации. В условиях патологии накопление молекул средней массы в крови развивается на фоне по­ вышенной активности тканевых протеаз и не связано с нарушением экскреции молекул средней массы почками. При этом активность экзо­

31