4. Патогенез и патоморфология

Независимо от этиологии, которая в большинстве случаев мультифакториальна, в основе патогенеза БЛД лежит рано начинающаяся воспалительная реакция, персистирующая в последующем. Провоспалительные цитокины – интерлeйкин (IL)-1, IL-6 и растворимая молекула межклеточной адгезии (ICAM) - определяются в жидкости бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ), начиная с первых суток, и достигают пика к концу второй недели. В течение первой недели концентрация IL-1β и активность IL-1 увеличиваются в 16 и 61 раз соответственно. IL-1β играет центральную роль в воспалении, вызывая выcвобождение воспалительных медиаторов, активизируя клетки-участники воспаления и регулируя молекулы адгезии на эндотелиоцитах. Также повышается концентрация другого макрофагального цитокина – фактора некроза опухолей (TNF) α. В животных моделях TNF-α и IL-1 вызывают выработку коллагена фибробластами и легочный фиброз. TNF-α начинает определяться в трахеобронхиальном секрете на четвертый день жизни, что совпадает с пиком миграции воспалительных клеток в ткань легких, затем его концентрация прогрессивно увеличивается; и наивысшие концентрации TNF-α определяются на 3-4-й неделях, когда активность IL-6 снижается.

Наряду с данными медиаторами, вырабатываются хемокины. Один их них α-хемокин IL-8 вызывает хемотаксис нейтрофилов, особенно в комбинации с лейкотриеном (LT) B4 и фактором активации тромбоцитов (PAF). У младенцев, которые развивают БЛД, в жидкости БАЛ выявляется повышенный уровень IL-8. Содержание β-хемокина макрофагов макрофагального воспалительного протеина 1α (MIP1α), являющегося хемотактическим фактором для моноцитов/макрофагов, увеличено с рождения в супернатанте жидкости БАЛ младенцев, которые развивают БЛД.

Выработка провоспалительных цитокинов TNF-α, IL-1β и IL-8 частично регулируется противовоспалительным цитокином IL-10, а также глюкокортикостероидами. Однако у младенцев с БЛД был выявлен дефицит выработки IL-10, документированный определением его уровня последовательным БАЛ, проведенным в первые 96 часов. Полагают, что это может усиливать хроническое легочное воспаление. Воспалительный ответ у младенцев с БЛД также усиливается в условиях свойственной им относительной надпочечниковой недостаточности.

Гистологические и цитологические исследования младенцев с БЛД выявили увеличенное количество воспалительных клеток-продуцентов липидных медиаторов, таких как PAF, LT B4, а также C5а-компонента комплемента, известного как высокоактивный анафилатоксин. Уровень LT C4, D4 и E4 в 10-20 раз выше у новорожденных, которые развивают БЛД, по сравнению с детьми с РДС. У детей с БЛД он достигает уровня у взрослых, больных бронхиальной астмой. Эти медиаторы привлекают и активизируют полиморфноядерные лейкоциты, повреждающие легочный сосудистый эндотелий с последующей утечкой белков в мелкие дыхательные пути. Уровни PAF коррелируют с тяжестью БЛД. PAF - один из самых мощных липидных медиаторов, способный в малых (нанограмм) концентрациях вызывать бронхоконстрикцию и сокращение гладких мышц сосудов. Поэтому, PAF считают причастным к развитию легочной гипертензии и бронхоспазма у детей с БЛД.

Повышение сосудистой проницаемости сопровождается миграцией лейкоцитов, вначале макрофагов, затем нейтрофилов и в последующем моноцитов и лимфоцитов из сосудов легких в интерстиций и альвеолы. Прямой контакт между активированными клетками приводит к дальнейшей продукции провоспалительных цитокинов и других медиаторов. Кроме того, активированные нейтрофилы выделяют активные метаболиты кислорода и эластазу, которые повреждают легкие. Иммуногистохимический анализ продемонстрировал, что воспалительная инфильтрация ассоциируется с потерей эндотелиальной базальной мембраны и гликозаминогликанов интерстиция. Гликозаминогликаны необходимы для ограничения потока альбумина и ионов, фиброза у эмбрионов животных, а также для управления клеточной пролиферации и дифференцировки клеток. Повышенные уровни эластазы, коллагеназы и фосфолипазы A2 и инактивация α1-антипротеазы за счет окисления способствуют неблагоприятному балансу в системе протеазы /антипротеазы у младенцев с БЛД, что является важным патогенетическим механизмом развития заболевания. Воспалительные клетки и активность эластазы остаются повышенными до 5-недельного возраста. Таким образом, первичное (респираторные расстройства) и ятрогенное (ИВЛ, высокие концентрации кислорода) повреждение легких при БЛД сочетается с аутоальтерацией легочной ткани вследствие генерализованной воспалительной реакции, что сближает патогенез заболевания с патогенезом острого РДС (взрослых).

У детей с неосложненным БЛД течением РДС после острого повреждения начинается восстановление и разрешение воспалительного процесса, которое обычно заканчивается к концу первой недели. Ребенок с БЛД подвергается продолжающемуся повреждению, приводящему к хроническому воспалению с дальнейшим накоплением воспалительных клеток и производством медиаторов. В результате данного процесса возникает деструкция легочной ткани и фиброз, являющиеся проявлением дисбаланса процессов повреждения и репарации легких у детей с БЛД. Регуляция функции легочных фибробластов осуществляется цитокинами альвеолярных макрофагов, включая трансформирующий фактор роста β₁ (TGF-β₁). Уровень данного цитокина, ответственного за половой диморфизм, увеличивающего деградацию внеклеточного матрикса, ингибирующего пролиферацию эпителиоцитов и являющегося важным регулятором воспалительного процесса в легких, повышен в БАЛ 4-дневных новорожденных, которые развивают БЛД. Уровень TGF-β₁ является маркером, с большой вероятностью предсказывающим кислородозависимость в домашних условиях у детей с БЛД.

Как было указано в разделе 1, патогенез БЛД может быть гетерогенным, и вышеописанный механизм развития заболевания может изменяться в зависимости от гестационного возраста ребенка и основных этиологических факторов. Повреждения, имеющие место в саккулярную стадию развития легких (период терминальных расширений, 25–40 неделя ПКВ), отличаются своими последствиями от тех, которые происходят позже, в альвеолярную фазу (от рождения до 2-4 лет). Данные отличия сопровождаются различными морфологическими проявлениями,

Классическая («старая») БЛД, встречающаяся у недоношенных детей с большим сроком гестации, более «зрелых», которые из-за тяжелого СДР длительно находились на ИВЛ с высокими давлением и концентрацией кислорода, характеризуется различной степенью легочного фиброза, вовлекающего проксимальные и дистальные отделы дыхательных путей. Морфология данной формы характеризуется некротическим бронхиолитом с переходом в облитерирующий бронхиолит, перибронхиальной инфильтрацией, гипертрофей гладкой мускулатуры бронхов, сквамозной метаплазией и потерей мерцательного эпителия, повреждением ресничек, гипертрофией желез слизистой оболочки с гиперпродукцией слизи в дыхательных путях, повреждением альвеолоцитов I типа с развитием ателектаза, рубцевания и изменением размера, формы (увеличение) и числа (уменьшение) альвеол. Полагают, что гипертрофия и повышенный тонус гладкой мускулатуры дыхательных путей являются адаптивной реакцией, направленной на защиту дистальных отделов респираторного тракта от оксидантного повреждения и коллабирования. Снижение общего количества альвеол сопровождается снижением числа мелких артерий. Структурные изменения легочных артерий включают пролиферацию интимы, гладкомышечную гипертрофию, распространение фибробластов вглубь сосудистой стенки, миоцитов в дистальные отделы сосудов, утолщение адвентиция, тромбоэмболическую окклюзию. Все это приводит к развитию ЛГ у детей с БЛД.

Развитие ателектазов представляется следующим образом. В условиях ИВЛ процесс естественного выздоровления от РДС нарушается, альвеолярный экссудат абсорбируется через альвеолярную стенку, что приводит к интерстициальному фиброзу, организации экссудата внутри альвеол с их облитерацией, сменяющей гиалиновые мембраны. Может наступить альвеолярный коллапс с последующим ателектазированием, развитием дистелектазов и фиброателектазов. В стенках альвеол увеличивается число ретикулярных, коллагеновых, эластических волокон, структура которых нарушена. В частности, было установлено превалирование коллагена I типа при развитии фиброзных изменений в легких у детей с БЛД. На аутопсии макроскопически легкие ребенка с «классической» формой БЛД характеризуются множественными эмфизематозными очагами, чередующимися с грубыми рубцовыми изменениями. Эмфизема у детей с БЛД обусловлена тремя механизмами: 1) рубцами, появляющимися вследствие перерастяжения нефиброзированного легкого; 2) нарушением процесса мультипликации альвеол в отдельных участках (гипопластическая эмфизема); 3) деструктивной формой эмфиземы в результате воспаления и разрушения стенок альвеол и капиллярного русла. У детей с БЛД выявлено снижение числа альвеол. Морфометрический анализ умершего 33-месячного ребенка от БЛД показал, что число альвеол у него равнялось 19 миллионам, что составляет приблизительно лишь 10% от числа альвеол у детей, не страдающих БЛД. Выражено увеличение легочных лимфатических узлов. Вследствие сдавления лимфатических сосудов интерстициальной жидкостью и фиброзной тканью нарушается лимфатический дренаж, что лежит в основе персистирующего интерстициального отека у детей с БЛД.

Трахея и главные бронхи детей с БЛД также часто повреждены, в зависимости от длительности и частоты интубации. Некроз и выраженный отек слизистой оболочки могут быть локальными или диффузными. Ранние гистологические изменения включают в себя потерю ресничек мерцательного эпителия. В последующем развиваются дисплазия, некроз эпителия, что может снижать легочный клиренс. Язвенные изменения могут затрагивать как слизистую оболочку, так и подслизистый слой. Инфильтрация этих участков воспалительными клетками (нейтрофилами и лимфоцитами) может быть ярко-выраженной. Развивается гиперплазия бокаловидных клеток, отражающая усиленную продукцию слизи, которая может содержать погибшие клетки. В подскладочном пространстве часто формируется грануляционная ткань в результате повреждения эндотрахеальной трубкой, особенно при повторных интубациях. Вторичное сужение трахеи и главных бронхов может лежать в основе подскладочного стеноза, трахеальных цист и полипов и других повреждений. Часто течение БЛД осложняет трахеомаляция. Это может быть следствием утолщения задней стенки глотки и податливости дыхательных путей недоношенных детей.

Увеличение выживания глубоко недоношенных детей привело к развитию «новой», «постсурфактантной» БЛД, в основе которой лежит не столько фиброз и постнатальное воспаление, которые выражены минимально, сколько задержка/приостановка развития альвеол. Накапливаются свидетельства ключевой роли материнского хориоамнионита в развитии этой формы БЛД. Эпидемиологические исследования установили уверенную ассоциацию между частотой хориоамнионита и распространенностью БЛД, несмотря на отрицательную ассоциацию первого с РДС. В эксперименте хориоамнионит у овец сопровождался уменьшением развития альвеолярных перегородок у недоношенных ягнят. Другие причины, нарушающие альвеоляризацию в ранней саккулярной фазе развития легкого, включают механическую вентиляцию, гипоксемию, гипероксию, анте- и постнатальное применение стероидов, действие цитокинов и недоедание.

Альтернативная теория аномального роста легких у детей с БЛД связывает уменьшение площади поверхности альвеол с изменением легочного микроциркуляторного русла. В серии экспериментов на грызунах было доказано, что хроническое угнетение рецепторов сосудистого эндотелиального фактора роста (VEGF)

Таблица 6.

Основные отличия различных форм БЛД

	Классическая («старая»)	Постсурфактантная («новая»)
Этиология	Недоношенность, ИВЛ с «жесткими параметрами»	Хориоамнионит, глубокая недоношенность
Патогенез	Постнатальное воспаление, фиброз легкого вследствие баро- и волюмотравмы	Недоразвитие легких, нарушение альвеоляризации и роста сосудов легкого, внутриутробное воспаление
Патоморфология	Чередование ателектазов с участками гиперинфляции, тяжелые повреждения респираторного эпителия (гиперплазия, сквамозная метаплазия), выраженная гладкомышечная гиперплазия дыхательных путей, диффузная фибропролиферация, гипертензивное ремоделирование легочных артерий, снижение альвеоляризации и дыхательной поверхности	Меньшая региональная гетерогенность болезни легких, редкое повреждение респираторного эпителия, небольшое утолщение гладкой мускулатуры дыхательных путей, редкие фибропластические изменения, число артерий уменьшено (дисморфизм); меньшее число, больший размер, «упрощение» альвеол
Гестационный возраст	Любой	Менее 32 недель, обычно 24-28 недель
Респираторная терапия	ИВЛ с «жесткими параметрами»	NCPAP, кислород в палатку или диффузно; ИВЛ не обязательно
РДС	Во всех случаях	Не обязательно
Терапия сурфактантом	Не проводилась	Проводилась
Тяжесть	Чаще тяжелая	Чаще легкая
БОС	Часто	Редко
Рентгенологическая картина	Интерстициальный отек, сменяемый гиперинфляцией, буллами, лентообразными уплотнениями	Равномерное затенение («затуманенность»), негомогенность легочной ткани с мелкими или более крупными уплотнениями, в тяжелых случаях повышенная воздушность
Исходы	Клиническое выздоровление, хронический бронхит, эмфизема	Не ясны

приводит к развитию легочной гипертензии и аномальному росту легкого. Ангиогенный VEGF – это стимулятор роста эндотелиальных клеток. Экспрессия VEGF,

его изоформ и рецепторов (Flt-1, Flk-1) ответственна за активный ангиогенез, совпадая с его фазами. Уровень VEGF и его рецепторов значительно снижены при БЛД, что, возможно, лежит в основе недоразвития как каппилярной сети легких, так и альвеол.

Гистологически у детей с «новой» формой БЛД после раннего интерстициального отека, коррелирующего с клиническим ухудшением, выявляется картина нарушенной дифференцировки паренхимы с очевидно сниженным количеством увеличенных в размене альвеол. В небольшом количестве случаев выявляется септальный и перибронхиальный фиброз, явно менее выраженный, чем при классической форме. Отличия морфологии «классической» и «новой» формы БЛД определяют различия клинической и рентгенологической картины заболевания (табл. 6).

Таким образом, морфологическая картина БЛД характеризуется, сочетанием нарушения развития, альтерации, воспаления и фиброза основных компартментов дыхательной системы – бронхов, альвеол и сосудов (рис. 1).

Рисунок 1.

Морфологическими изменениями у детей с БЛД объясняются стойкий бронхообструктивный синдром (БОС), неудачи экстубации и потребность в высоких инспираторном давлении (PIP) и FiО₂ во вдыхаемой кислородно-воздушной смеси, при попытке уменьшить которых развивается дыхательная недостаточность с гипоксемией и гиперкапнией. БОС у детей с БЛД обусловлен преимущественно необратимым компонентом бронхиальной обструкции - уменьшением диаметра бронхов, облитерирующим бронхиолитом, гипертрофией и гиперплазией гладкой мускулатуры бронхиол и бронхов, перибронхиальной гиперпластической инфильтрацией, персистирующим интерстициальным отеком, интерстициальным фиброзом и в меньшей степени закупоркой бронхов слизью, отеком слизистой оболочки, бронхоспазмом. Необходимость высокого PIP обусловлена повреждением и деструкцией воздухоносных путей, уменьшением легочной растяжимости из-за фиброза и потери эластических волокон. Зависимость от высокого FiО₂ связана со снижением количества легочных капиллярови артериол, их облитерацией, нарушениями капиллярно-альвеолярного обмена газов при фиброзе интерстиция, отеке легочной ткани.