Автореферат и диссертация по медицине (14.00.05) на тему:Функционально-метаболическая характеристика мукоцилиарного транспорта при неспецифических заболеваниях легких (Клинико-экспериментальное исследование)

ГТ6 од

- 8 ОПТ 1996

На правах рукописи

ГУЛЯЕВ Сергей Александрович

ФУНКЦИОНАЛЬНО-МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МУКОЦИЛИАРНОГО ТРАНСПОРТА ПРИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ЛЁГКИХ.

(Клинико-эксперименталыюе исследование)

14. 00. 05. - Внутренние болезни. 14. 00. 43. - Пульмонология.

АВТОРЕФЕРАТ

\

диссертации па соискание учёной степени кандидата медицинских паук

ВЛАДИВОСТОК 1996

Работа выполнена во Владивостокском государственном медицинском университете

Научный руководитель:

доктор медицинских наук, профессор Б.И. Гельцер.

Научный консультант:

доктор медицинских наук, профессор B.C. Каредина.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор М.А. Рычкова кандидат медицинских наук Г.А. Заяц

Ведущая организация: Хабаровский государственный медицинский институт

\

Защита состоится 1996 в часов на заседании

Специализированного совета К 084.24.03 при Владивостокском государственном медицинском университете по адресу: 690600, г.Владивосток, пр. Острякова, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владивостокского государственного медицинского университета (г.Владивосток, пр. Острякова, 2).

Автореферат разослан «/</" ¿У 1996 г.

Учёный секретарь Специализированного диссертационного совета

кандидат медицинских наук, профессор Г.И. Холошнна.

Актуальность проблемы. Интерес к изучению мукоцилиарного транспорта (МЦТ) в последние годы значительно возоос и превратил данную проблему в одну из наиболее актуальных проблем пульмонологии. Это связано с доказательствами участия мерцательного эпителия (МЭ) трахеобронхиального дерева в обеспечении не только структурной, но и функциональной ответственности за организацию нормальной деятельности органов дыхания (H.A. Дидковский с соавт., 1992; М. Sanderson et al., 1988; A.B. Thompson, 1995 и др.). К настоящему времени накопилось достаточно фактов, указывающих на то, что нарушения, возникающие в системе МЦТ, являются одним из основных факторов патогенеза неспецифических заболеваний лёгких (H3J1). Однако, несмотря на полувековую историю изучения характера движений ресничек МЭ, удобные и рациональные методики исследования функции данного объекта в клинике отсутствуют. Предложенные для использования системы регистрации отличаются либо громоздкостью и сложностью технического обеспечения, либо невозможностью проведения исследований из-за травматичности. Только в последние два десятилетия наметился прогресс в разработке методов изучения цилиарной активности МЭ, доступных в условиях клиники. Этому способствовало широкое ^ внедрение в медицину гибкой волоконной оптики, усовершенствование методик местной анастезии, разработка методов длительного сохранения культуры тканей in vitro в эксперименте, а также появление портативных анализаторных систем на базе микро-ЭВМ (S. Hennessy, 1986 и др.). Вместе с тем в большинстве работ, посвященных изучению цилиарной активности МЭ за этот период времени, основные показатели ресничного движения детальному изучению не подвергались и именовались единым термином . -метахрония. Кроме того, не сформировалось комплексного подхода к оценке МЦТ, который смог бы объединить результаты функциональных, морфологических и гистохимических исследований.

Цель настоящего исследования состояла в разработке метода . математического анализа ресничного движения и в выяснении отдельных аспектов патогенеза цилиарной дисфункции мерцательного эпителия дыхательных путей при некоторых формах НЗЛ на основе функциональных и гистохимических методов исследования для выбора рациональных подходов к её коррекции.

Задачи исследования:

1. Разработать метод математического анализа цилиарной функции МЭ дыхательных путей.

2. На его основе установить наиболее информативные параметры ресничного движения МЭ в норме и при патологии.

3. Выявить особенности состояния цилиарной функции МЭ

дыхательных путей при острой пневмонии (ОП) и остром бронхите (Ор)

\

на различных этапах патологического процесса при остром и затяжном течении этих заболеваний.

I

4. Оценить цилиарную функцию у больных хроническим бронхитом (ХБ).

5. С помощью гистохимических методов определить характер энергетического обмена в МЭ и в секреторных клетках дыхательных путей на различных уровнях кондукторного отдела лёгких при НЗЛ в эксперименте.

6. На основе сопоставлений показателей функциональных и морфогистологических исследований дать комплексную характеристик мукоцилиарной функции при НЗЛ.

Научно - практическая ценность работы определяется:

разработкой метода математического анализа ресничного движения, включающего комплекс показателей, с помощью которых представляется возможным оценить состояние цилиарной функции МЭ дыхательных путей и установить наиболее информативные критерии ранней диагностики её дисфункции;

выявлением динамики изменений цилиарного движения при некоторых формах НЗЛ и установлением её взаимосвязи с клинико-этиологическими вариантами этих заболеваний;

определением характера изменений энергетического обмена в МЭ и в секреторных клетках на различных уровнях бронхиального дерева, что формирует новые представления о патогенезе нарушений МЦТ при НЗЛ;

установлением комплексной характеристики нарушений мукоцилиарной функции при некоторых формах НЗЛ на основе сопоставлений показателей клинических, функциональных и морфогистологических исследований.

Разработанный метод математического анализа ресничного движения позволяет осуществлять раннюю диагностику нарушений в системе МЦТ при НЗЛ.

Клинические, функциональные и морфогистологические сопоставления указывают на важную роль цилиарной дисфункции в формировании затяжного течения острых форм НЗЛ, что необходимо учитывать в клинической практике.

Положения диссертации, выносимые на защиту:

1.Математический анализ ресничного движения с использованием комплекса показателей позволяет количественно охарактеризовать цилиарную функцию МЭ в норме и при патологии.

2.Имеет место определённая взаимосвязь между характером ресничного движения, клиническими и этиологическими вариантами НЗЛ.

3.Наблюдаются достоверные различия в показателях цилиарного движения у больных с остротекущим и затяжным течением ОП и ОБ, что указывает на важную роль цилиарной дисфункции в патогенезе затяжного течения данных заболеваний.

4.При НЗЛ на всех уровнях брнхиального дерева возникает угнетение энергетического обмена в ресничных клетках, и его активация

в секреторных, что является "метаболической" основой нарушений в системе МЦТ.

Внедрение в практику. Результаты изучения методов диагностики цилиарной дисфункции МЭ при заболеваниях органов дыхания внедрены в практику пульмонологических отделений лечебных учреждений г. Владивостока и в учебный процесс на кафедрах внутренних болезней Владивостокского государственного медицинского университета в виде методических рекомендаций "Диагностика нарушений функции мерцательного эпителия дыхательных путей при заболеваниях органов дыхания". - Владивосток, 1995 и монографии "Острая пневмония и местная барьерная функция органов дыхания". -Изд-во ДВГУ, Владивосток, 1996.

Аппробация работы. Диссертация выполнена в соответствии с планом научных исследований Владивостокского государственного медицинского университета.

Основные положения диссертации доложены на Всероссийской студенческой научной конференции, посвящённой 50-летию Академии медицинских наук (Москва, 1994); IV, V и VI Национальных конгрессах по болезням органов дыхания (Москва, 1994, 1995, 1996); на "II Международном симпозиуме фонда медицинского обмена Японии, России и стран Северо-Восточной Азии (Владивосток, 1994), Средиземноморском конгрессе по инвазивной диагностике заболеваний грудной клетки (Родос, Греция, 1996), Конгрессе Европейского респираторного общества (Стокгольм, 1996), 15 Всемирном конгрессе по астмологии (Монтпель, Франция, 1996), на 8 региональных и зональных научно - практических конференциях пульмонологов и терапевтов.

Публикации.

Материалы диссертации опубликованы в 14 сборниках труд6и международных, республиканских, региональных съездов и

конференций; в методической рекомендации "Диагностика нарушений функций мерцательного эпителия дыхательных путей при заболеваниях органов дыхания", - Владивосток, 1995. - 28 с. и в монографии "Острая пневмония и местная барьерная функция органов дыхания (аспекты диагностики и патогенеза)", Изд - во ДВГУ,Владивосток, 1996. - 144 с.

Объём II структура диссертации. Диссертация содержит 157 страниц- машинописного текста, состоящего из введения, пяти плав, заключения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. Работа включает 42 иллюстрации, 26 таблиц. Библиография содержит 276 источников литературы (в том числе 138 иностранных).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал и методы исследования

Проводились клинические и экспериментальные исследования

В клинике (пульмонологическое отделение главного госпиталя ТОФ) в течение 1993 - 1995 гг. обследовано 148 больных с НЗЛ и 22 здоровых испытуемых (контрольная группа). Все обследованные были мужского пола.

В числе больных с НЗЛ было: х

• 100 больных с острой пневмонией (ОП);

• 28 больных с острым бронхитом (ОБ);

• 20 больных с хроническим бронхитом (ХБ).

Диагноз той или иной нозологической формы был поставлен на основании клинико-лабораторных, инструментальных и рентгенологических данных и соответствовал критериям общепринятых классификаций (при ОП - классификации Н.С. Молчанова, 1962 в модификации О.В. Коровиной, 1978; при ОБ - классификации А.Н. Кокосова, 1989; при ХБ - А.Н. Кокосова с соавт., 1980).

При ОП и ОБ учитывался тип течения патологического процесса. Остротекущие пневмонин наблюдалось у 72 больных (первая группа);

затяжное - у 28 (вторая группа). С остротекущим течением ОБ было 20 больных (первая группа), с затяжным - 8 больных (вторая группа).

При диагностике ХБ учитывался характер эндобронхита и состояние бронхиальной проходимости. С гнойным хроническим обструктивным бронхитом было обследовано 16 больных, с катаральным хроническим обструктивным бронхитом - 4.

Этиологическая верификация возбудителя осуществлялась при бактериологическом исследовании мокроты (методика Л.Г. Сединой, 1980).

Было установлено, что остротекущее течение пневмонии преобладало при пневмококковой и стрептококковой природе заболевания, а затяжное - при патологии, вызванной другими бактериями (стафилококком, ассоциациями микроорганизмов и гемофильной палочкой). 1

В этиологии остротекущего ОБ основное место занимал стафилококк и пневмококк (в 64,3%), стрептококк, гемофильная палочка и ассоциации микроорганизмов обнаруживались значительно реже. Затяжное течение ОБ в этиологическом плане в основном было представлено ассоциациями микроорганизмов, из которых наиболее частыми (в 71,4%) оказывались ассоциации

пневмококк+дрожжеподобные грибы.

При ХБ в большинстве случаев (в 70%) преобладала стафилококковая флора в ассоциациях с пневмококком.

Состояние функции внешнего дыхания (ФВД) исследовалось на спироанализаторе "CSA - 800" фирмы "Fucuda", япония с регистрацией петли "поток - объём" и компьютерной обработкой результатов исследования.

Помимо анализа показателей клинических, лабораторных, инструментальных и рентгенологических исследований изучалась цилиарная активность МЭ дыхательных путей у всех обследованных.

Все лабораторные и инструментальные исследования проводились в динамике наблюдения за больными на фоне проводимого лечения в

первые трое суток от момента поступления (в период разгара заболевания) и за два-три дня до выписки больного из стационара ( на этапе реконвалисценции при ремиссии).

Методика исследования цнлиарной функции мерцательного эпителия дыхательных путей

Определение активности МЭ проводилось в биоптатах слизистой оболочки бронхиального дерева, полученных при проведении диагностической бронхоскопии фибробронхоскопом ВР - ВЗК японской фирмы "ОПтрш".

Анализу было подвергнуто 126 биоптатов больных с острым течением пневмонии, 56 биоптатов больных с её затяжным течением, 30 - с остротекущим ОБ, 16 - с затяжным, 22 - с ХБ и 22 биоптата лиц контрольной группы. При пневмонии забор биоптатов осуществлялся из сегментарных бронхов, вентилирующих поражённые сегменты, При ОБ, ХБ и лиц контрольной группы из шпоры верхнедолевого бронха правого лёгкого.

Исследование цилиарной активности МЭ в биоптатах проводилось на компьютерном анализаторе подвижности биообъектов - СШа-03-08.

Для определения цилиарной активности 1 МЭ биоптаты . сохранялись в культуральных контейнерах со стерильной безбелковой средой 199 при рЪ = 7.2 - 7.4 и температуре 4-5 С.

Перед проведением эксперимента для адаптации работы ресничек температура питательной среды в контейнере поднималась до 23 Си поддерживалась на данном уровне в течение 3 часов. Затем с помощью микропипетки биоптат помешался в проточную камеру микроскопа, соединенную с системой жизнеобеспечения. Регистрация цилиарного движения МЭ осуществлялась методом трансиллюминационной микроскопии подвижного объекта, позволяющим фокусировать на экран телевизионного монитора изображение с последующим электронным . прицелом для записи колебательного движения на магнитный диск ЭВМ.

Экспериментальные исследования

Изучению подвергались препараты бронхиального дерева 80 лабораторных животных (40 кроликов и 40 крыс), в числе которых 50 животных (20 кроликов и 30 крыс) с ОП, вызванной пневмоцистами в естественных условиях, 10 кроликов с моделью хронического бронхита (по методике Аничкова) и 20 здоровых животных (контрольная группа).

Эвтаназия животных и получение образцов лёгких проводилось по методике М.Т. Луценко (1983).

Всего исследовано 145 препаратов ( 72 препарата кроликов и 73 препарата крыс).

Для оценки морфометрических характеристик в препаратах, окрашенных гематоксилин-эозином и толлуидиновым синим, с помощью винтового окуляр-микрометра мбв 1-16 определяли диаметр бронха, базально-апикальный индекс, размеры участков с уплощённым эпителием, его метаплазией и отсутствием эпителиального покрова.

Для изучения энергетического обмена в клетках МЭ ткань лёгких разрезалась на срезы толщиной 10-15 мкм, а затем окрашивалась согласно гистохимическим методикам для выявления ферментов энергетического обмена.

Срезы и растворы приготавливались ех-1ешрого.

Изучалось содержание сукцинатдегидрогеназы и цитохромоксидазы (методики Нахласа, 1962), аденозинтрифосфатазы и глюкозо-6-фосфатазы (методика Бахштейна и Мейзеля, 1957), щелочной фосфомонэстеразы (методика Гомори 1950).

Количественная оценка содержания ферментов в цитоплазме клеток осуществлялась на электронном, монохроматическом фотоденситометре "У'|скеге М85" в условных единицах оптической плотности.

Методика сканирующей электронной микроскопии

Изучение структур МЭ проводилось на бноптатах слизистой оболочки трахеи и бронхов человека (40 препаратов). Для получения

препарата эпителиальная ткань фиксировалась согласно стандартной методике (H.A. Юрина, А.И. Радостина, 1989) в 3,5%-растворе глутарового альдегида для сохранения белковых структур ресничек и клеток МЭ. Время фиксации составляло 1-2 часа.

После фиксации белковых структур препарат промывался и подготавливался к фиксации липопротеидных структур четырёхокисью осмия (её время составляло 1-1,5 часа). В дальнейшем производилось обезвоживание ткани в спиртах восходящей концентрации (от 50% до абсолютного).

С целью предотвращения нарушения структуры ресничек их спадения или склеивания проводилось высушивание препарата методом обхода критической точки С02. Подготовленные таким образом препараты контрастировались методом напыления атомов золота в вакууме.

Съёмка объекта проводилась на панхроматическую плёнку.

Статистическая обработка результатов

Обработка результатов исследований осуществлялась методом вариационной статистики при помощи применения математического пакета статистических программ "STATGRAPHICS 3.0". Достоверность результатов оценивалась с помощью коэффициента вариации и t-критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Математический анализ показателей цнлиарной функции МЭ.

Для анализа колебательных движений нами на базе Института автоматики и процессов управления ДВО РАН разработан модульный пакет программ для ЭВМ.

В программе-анализаторе осуществлялась обработка дискретных численных значении' колебательного движения, полученных с аналогово-цифропого преобразователя анализатора подвижности биообъектов "C1L1A-03-S".

Для выяснения истинных характеристик колебательного движения . ресничек МЭ было решено три основных задачи:

первая заключалась в удалении помех, возникающих при работе аппаратуры и в предотвращении маскировки ими регистрируемых показателей;

вторая - в установлении параметров цикла колебательного движения ресничек отдельно регистрируемой клетки;

третья - в определении соотношений колебаний ресничек на различных участках эпителиального пласта.

Дтя удаления помех, возникающих при работе аппаратуры, был применен цифровой фильтр с узкой полосой пропускания, . реализованный методом рекурсии.

Полоса пропускания сигнала подбиралась методом свёртки. Частотные коэффициенты 4 рассчитывались по формулам рекурсивного КС-фильтра.

После расчета времени, приходящегося на один усредненный период колебания, частота биения ресничек определялась по формуле:

где Т - время, приходящееся на один цикл движения. Графическое представление расчетов представлено на рис. 1.

Рис.1. Схематическое представление определения полупериода колебания одиночной реснички.

Оценка количественных характеристик фаз цикла движения производилась по методу распознавания характерных элементов сигнала, предложенному \У. К.арои«к1 е1 а1. (1983).

Мо

При этом термин "пик" использовался в описательном, а не в строго математическом смысле. Характерный пик представлен на рис.2, в виде кривой с тремя основными точками.

Р экстремум

, правая граница

ь Я

левая граница Рис.2. Схематическое представление пика.

Первая точка называлась левой границей пика [Ц, вторая -экстремумом [Р], третья - правой границей пика [Я]. Часть кривой между левой границей и экстремумом - левой ветвью пика, а часть между экстремумом и правой границей - правой ветвью пика.

Индивидуальный облик каждого пика определялся уже набором из • девяти других элементов.

Оценка длительности фаз цикла движения проводилась посредством измерения длительности ветвей пика. Ресничка, проходя через зону регистрации, формировала однопиковый сигнал несимметричной формы (рис.3).

Рис.3 Схематическое представление пика, образованного прохождением одной реснички через зону регистрации.

Такая форма была обусловлена различием скоростей движений реснички в фазу замаха и в фазу удара. Подсчет частотных тактов, приходящихся на каждую из ветвей, давал возможность оценить длительность фаз цикла движения.

Значение коэффициента амплитуды колебаний ресничек рассчитывалось как усредненный показатель разброса регистрируемых значений. Амплитудный коэффициент в последующем умножался на уровень усиления прибора "С1ЫА-03-8" и тем самым давал значение амплитуды колебаний ресничек.

Для установления корреляционных взаимоотношений между колебаниями ресничек на соседних участках эпителиального пласта проводились аналогичные расчеты и для сигнала, поступавшего по параллельному каналу записи. Попарно анализируя соседние клетки эпителиального пласта, можно было характеризовать цилиарное движение на отдельных метахрониальных полях. Это позволяло определить степень синхронности работы ресничек и оценить взаимодействие между движениями ресничек на отдельных клетках в соседних метахрониальных полях, то есть создавало возможность отслеживать нарушения самой структуры метахрониальной волны.

Для определения спектра частот колебаний ресничек МЭ дыхательных путей при различных формах НЗЛ использовалось построение спектра на основе метода быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Характерный спектр частот колебательного движения ресничек представлен на рис. 5(а,б), распределение частот при различных НЗЛ в период разгара патологического процесса - на рис. 6.

(5а) (56)

Рис. 5а. Характерный спектр частот у больного ОП в период разгара заболевания; 56. подобный спектр частот у больного ОБ.

□ здоровые □ остриц □ острый ■ хрошпсск-ш!

пиев.моиш бронхи г бронхи г

3 5 7 9 11 13

Рис. б. Частотные гистограммы, характерные для различных НЗЛ.

Как видно из приведённых данных, наиболее широкий спектр частот колебаний ресничек МЭ (от 3 до 7 Гц) регистрировался у больных ОБ. Его подъём приходился на частоту 6,1 Гц. При ОП наблюдалось ограничение частоты диапазоном 5 - 6,5 Гц с подъёмом в области 6 Гц, при ХБ смещение в низкочастотную область (1,5 - 3,5 Гц с максимумом в области 2 Гц). Однако значительных различий в гистограммах суммарной активности ресничек при различных формах НЗЛ не выявлялось. Наиболее демонстративными оказывались не средние значения того или иного показателя цилиарного движения, а величины разброса их крайних значений, что отражено на рис.7.

а) б)

Рис. 7. а) Соотношение средних значений частоты колебаний ресничек МЭ при различных формах НЗЛ. б) Характеристика показателей разброса крайних значений частотных характеристик при различных формах НЗЛ

Поэтому разброс крайних значений показателей был использован как новый критерий оценки цилиарного движения, отражающий качественные изменения формирования метахрониальной волны.

Доказательства того, что цилиарное движение не зависит от механизмов нервной регуляции, позволили осуществить моделирование колебательного движения ресничек МЭ на основе представления их • работы как системы химических осцилляторов.

В основу модели было положено описание циклической химической реакции Белоусова - Жаботинского (1974), видоизменённое для системы двух взаимосвязанных ресничек.

Анализ поведения модели при различных значениях стехнометрического коэффициента / и показателях их взаимодействия выявил устойчивые колебания в системе даже при таких условиях, когда одиночная система находится в неустойчивом или регрессивном состоянии. л

Это подтверждало тот факт, что упорядоченная работа ресничек МЭ • зависит не только от их метаболизма, но и от изменения вязкости слизевого секрета. Последний, очевидно, является одним из компенсаторных механизмов, поддерживающих синхронность в работе ресничек МЭ дыхательных путей.

Сопоставление выходных параметров модели с величинами, получаемыми при исследовании цилиарной активности МЭ, показало, что коэффициент корреляции составлял 0.40 - 0.48. Это указывает на высокую степень зависимости и возможность использовать предложенную модель для описания колебательного движения ресничек МЭ с целью установления их нарушений при разных формах НЗЛ. ■ .

Таким образом, разработанный нами метод анализа показателей цилиарной активности МЭ не только обеспечил скорость и точность расчетов, но и раскрыл новые возможности в изучении механизмов формирования метахрониалыюго движения. Он позволил получить обзорную информацию о частоте и амплитуде колебаний ресничек МЭ, ктпномип, точные характеристики нарушений в соотношения^

длительности фаз цикла движений, вскрыть детали, лежащие в основе 'формирования метахрониальной волны.

Предложенный метод анализа показателей цилиарного движения становится основой для моделирования колебательного движения ресничек МЭ и позволяет прогнозировать течение патологического процесса по характеристикам отдельных параметров метахрониальной волны.

Цилиарная активность мерцательного эпителия дыхательных путей

I

Использование предложенного в работе метода математического анализа показался что при данной патологии всегда развивается цилиарная дисфункция и она характеризуется тремя тесно взаимосвязанными между собой компонентами » изменением частоты биения ресничек МЭ; » нарушением в соотношениях длительности фаз их движения; « асинхронностью их колебаний на соседних участках эпителиального пласта.

Сопоставление показателей цилиарного движения МЭ у больных различными формами НЗЛ и здоровых испытуемых обнаружило максмум падения частотных характеристик при гнойном хроническом бронхите. Однако разброс крайних значений этих величин преобладал не при гнойном, а при катаральном хроническом бронхите и острой пневмонйи (9,58 Гц при катаральном ХБ и 9 Гц при ОП, по сравнению с 3,7 Гц у здоровых испытуемых).

Сопоставление показателей длительности (раз цикла движения ресничек МЭ у больных с различными формами НЗЛ и здоровых испытуемых обнаружило, что в патологических условиях увеличивается время длительности фазы удара, достигая максимума при хроническом гнойном бронхите и острой пневмонии, (44,7% и 44,8% соответственно каждой из форм НЗЛ, по сравнению с 34% у здоровых испытуемых). Это приводит к таким соотношениям, когда фаза замаха оказывается больше фазы удара не в два раза (как у здоровых испытуемых), а значительно

меньше, что грубо деформирует метахрониальную волну. Величины разброса крайних значений данных показатей достигают максимума при хроническом бронхите (в два раза превышая подобные показатели при ОП и ОБ и в 4,8 раза здоровых испытуемых).

Сравнительный анализ показателей синхронности движения ресничек МЭ на соседних участках эпителиального пласта у больных с различными формами НЗЛ и у здоровых испытуемых показал, что средние значения рассогласованности оказываются наиболее выраженными в случаях ОБ и гнойного ХБ (степень синхронности при данной патологии оказывается в 23 раза меньше подобных показателей у здоровых испытуемых). Учёт характера разброса показателей крайних значений этих величин обнаружил, что ХБ отличается более выраженной стабильностью в рассогласованности движений ресничек на соседних участках (степень её в 2,3 раза превышает уровень подобных показателей у здоровых испытуемых). ■■>

Изучение цилиарной дисфункции МЭ в динамике болезненного процесса при всех формах НЗЛ обнаружило, что на этапе реконвалисценции она не возвращается к параметрам физиологической нормы.

При ОП было установлено три достоверных факта нарушения цилиарного движения. Первый свидетельствовал о том, что степень выраженности и характер цилиарной дисфункции зависят от этапа заболевания и типа его течения, второй характеризовался тем, что на этапе разгара заболевания количественные показатели достигают максимума у больных с острым течением. На этапе реконвалисценции, различия в показателях всех трёх основных компонентов цилиарной дисфункции стираются. Третий - тем, что в период реконвалисценции, подобно изменениям при других НЗЛ ни один из показателей цилиарной дисфункции не возвращается к параметрам физиологической нормы, свидетельствуя о том, что после перенесённой ОП сохраняется цилиарная дисфункция.

Таким образом, сравнительный анализ цилиарной дисфункции МЭ у рольных различными формами НЗЛ обнаружил единую направленность в развитии патологии с более грубыми её изменениями в случаях развития бронхитов (ОБ и ХБ). Это позволяет уже на этапе разгара заболевания использовать обнаруженные различия в показателях всех компонентов цилиарной активности МЭ в качестве критериев прогноза дальнейшего течения НЗЛ.

Морфологическая характеристика эпителия слизистой оболочки дыхательных путей при острой пневмонии

Изучение морфологических изменений слизистой оболочки трахеи и бронхов на моделях НЗЛ у животных выявило нарушения не только в её структуре, но и во взаимоотношениях патологических элементов. Степень их выраженности зависила от диаметра бронха. Было обнаружено, что деструктивные процессы приводят не только к метаплазии эпителия на всех уровнях бронхиального дерева, но и к увеличению количества слизепрдуцирующих клеток в мелких бронхах. Это способствует гиперпродукции бронхиального секрета. В таких условиях метаплазированный эпителий иногда практически замуровывал просвет мелких бронхов и вызывал развитие ателектаза.

Сравнительный анализ выраженности деструктивных изменений с характером патологического процесса обнаружил максимум проявлений патологии в случаях с ХБ, что нашло отражение в увеличении процентного соотношения участков лишенных ресничного покрова к сохранным .

Исследование энергетического обмена в клетках мерцательного эпителия на разных уровнях дыхательных путей при ОП у животных выявило энергетический дисбаланс, который характеризовался снижением активности цикла трикарбоновых кислот в ресничных клетках на всём протяжении бронхиального дерева, при повышении его в слизепродуцирующих клетках мелких бронхов. Это указывало на

I

неравномерность энергетических затрат в клетках эпителиального пласта

разных уровней бронхиального дерева, что может усиливать рассогласованность в работе ресничных клеток и препятствовать выведению слизевого секрета не смотря на все энергетические затраты.-

Результаты проведённых морфогистологических исследований указывают на то, что морфологическое звено патогенеза цилиарной дисфункции МЭ при ОП заключается в развитии в клетках МЭ разных уровней бронхиального дерева, как структурных, так и метаболических изменений. Очевидно именно это приводит к развитию цилиарной дисфункции МЭ дыхательных путей, степень выраженности которой зависит от этапа развития заболевания и его природы.

Выводы:

1. Разработанная система анализа цилиарного движения раскрывает новые возможности в изучении патогенеза нарушений мукоцилиарного транспорта при заболеваниях лёгких. Она позволяет выделить основную триаду показателей цилиарного движения: частоту колебаний ресничек, соотношение фаз цикла их движения, синхронность колебаний. ресничек на соседних участках эпителиального пласта. Наиболее информативными являются не средние величины того или иного показателя, а степень разброса их крайних значений.

2. При острой пневмонии и остром бронхите уже на этапе разгара заболевания степень выраженности цилиарной дисфункции мерцательного эпителия дыхательных путей обнаруживает зависимость от его этиологии и типа течения. Максимальные нарушения ресничного движения наблюдаются при затяжном течении заболеваний стафилококковой этиологии.

3. При хроническом бронхите наиболее значительное угнетение цилиарной активности возникает в случаях с гнойным вариантом обструктшшого бронхита. При катаральной форме заболевания эти изменения менее заметны, и- существенно не отличаются от показателей у больных пневмонией и острым бронхитом.

4. На этапе реконвалисценшш независимо от типа течения и клинико-этиологической формы заболевания цилиарная активность не возвращается к физиологической норме.

5. При неспецифических заболеваниях лёгких на всех уровнях бронхиального дерева в ресничных клетках происходит угнетение энергетического обмена, а в секреторных - его активация, что может являться одной из важнейших причин нарушения дренажной функции лёгких.

6.Структурные, метаболические и функциональные изменения, развивающиеся в клетках мерцательного эпителия дыхательных путей при НЗЛ, приводят к тому, что нарушается эвакуация избыточно продуцируемого трахеобронхиального секрета из-за рассогласованности в работе ресничек цилиарных клеток и грубого нарушения метахрониального движения в целом

Практические рекомендации

1. Разработанный метод математического анализа цилиарного движения позволяет количественно оценить состояние цилиарной функции мерцательного эпителия дыхательных путей и предложить конкретные критерии для ранней диагностики нарушений в системе мукоцилиарного транспорта.

?..Уточнение структурных, метаболических и функциональных звеньев патогенеза цилиарной дисфункции мерцательного эпителия дыхательных путей при неспецифических заболеваниях лёгких позволяет рекомендовать практическому здравоохранению новые подходы к её своевременной коррекции на самых ранних этапах развития патологического процесса.

Список научных трудов, опубликованных по теме диссертации

1. Влняние ионизирующего излучения на мукоцилиарный транспорт. //

Здоровье и болезни человека на Дальнем Востоке. Тез. докл. научно. -

практич. конф., 22.04.1993., Владивосток, 1993. С. 35. (Соавт. В.Г.

Трущенков)

2. Автоматический метод изучения мукоцилиарного транспорта // Там же. С. 30.

3. Функция цилиарного аппарата у больных острой пневмонией // Инфекционная патология в Приморском крае. Тез. докл. научно -практич. конф. Владивосток: Дальнаука, 1994. С. 128 - 129.

4. Анализ структуры рссничного движения. // 4 национальный конгресс по болезням органов дыхания (Москва, 15 - 19 марта 1994 г.): Сб. резюме. М., 1994. № 985. (Соавт. Б.И. Гельцер).

5. Применение ЭВМ для анализа функции мерцательного эпителия. // Там же. № 501. (Соавт. Б.И. Гельцер).

6. Нарушения цилиарной активности мерцательного эпителия трахеи и бронхов при воздействии радиационного и термического факторов // II Международный симпозиум фонда медицинского обмена Японии, России и стран Северо - Восточной Азии. 19-21 сентября 1994. -Владивосток, 1994. - С. 240. (Соавт. Б.И. Гельцер, Д.Н* Панфилов).

7. Нарушения активности мерцательного эпителия трахеи крыс при развитии ожоговой болезни // Актуальные вопросы медицины. Часть I. Сб. трудов Всероссийской студенческой научной конференции, посвященной 50 - летию РАМН (тез. докл.) 4 - 6 октября 1994, М., 1994. - С. 93 - 94. (Соавт. Б.И. Гельцер, Д.Н. Панфилов).

8. Использование модели связанных осцилляторов для описания колебательного механизма ресничек мерцательного эпителия дыхательных путей. // Проблемы клинической, профилактической и экспериментальной медицины на Дальнем Востоке. Тез. докл. научной конференции 21.04.1994. - Владивосток, 1994. - С. 68. (Соавт. Б.И. Гельцер, Д.Н. Панфилов, Е.Я. Фрисман).

9. Мукоцилиарная функция при острых неспецифических заболеваниях лёгких. // Сб. научных трудов учёных медиков (Часть I). -Владивосток, 1994. - С. 25 - 35. - : (Соавт. Б.И. Гельцер, Л.Б. Постникова, Д.Н. Панфилов). ' „

10.Особенности цилиарной дисфункции мерцательного эпителия при дострой очаговой пневмонии // Тез. докл. научно - практич. конф.,

Владивосток, 1995. - С. 54. 11. Использование методов математического анализа для изучения патогенеза нарушений местной защиты легких. // 5 национальный конгресс по болезням органов дыхания. Москва, 1995. Сб. резюме. М.,

1995. - № 798. (Соавт. Б.И. Гельцер, Е.Я. Фрисман).

12.Значение метода Быстрого Преобразования Фурье (БПФ) для диагностики патологии мукоцилиарного транспорта (МЦТ). //Там же - № 797. (Соавт. Б.И. Гельцер, Д.Н. Панфилов). 13. Диагностика нарушений функции мерцательного эпителия . дыхательных путей при заболеваниях органов дыхания. // (методические рекомендации). - Владивосток, 1995. - 28 с. (Соавт. Б.И. Гельцер, В.Г. Трущенков Д.Н. Панфилов, Е.Я. Фрисман. Под редакцией Б.И. Гельцера). 14.0страя пневмония и местная барьерная функция органов дыхания (аспекты диагностики и патогенеза). // Владивосток, изд-во ДВГУ,

1996.- 144с.

15.Морфометрическая характеристика трахеобронхиального эпителия при хроническом бронхите (экспериментальное исследование). // 6 национальный конгресс по болезням органов дыхания. Новосибирск, 1 - 4 июля, 1996. Сб. резюме. , 1996. - №1406 (соавт. Б.И. Гельцер,

' B.C. Каредина).

16.Нарушение энергетического обмена в клетках трахеобронхиального эпителия при хроническом бронхите у кроликов. // Там же - №1405 (соавт. Б.И. Гельцер, B.C. Каредина).

17.Перспективы изучения бронхолегочного барьерного резерва при неспецифических заболеваниях органов дыхания. // Там же - №929.

18.Цилиарная дисфункция трахеобронхиального эпителия при острой "пневмонии у лиц молодого возраста. // Сб. кафедры детских болезней

ВГМУ.

19.Ciliary activity at the acute pathological conditions of lungs. //1st Miditerrian congress on interventional diagnosis for thorax diseases 25-29 May 1996, Rhodes-Greece, 1996. - P. 739-742.

20.Enzymatic activity of bronchial ciliary epithelium in the course of lung deseases. // European Respiratory Society Annual Congress, September 711, Stockholm, 1996. - № 109.

21.Energy disorders in the bronchial ciliated epithelium at the bronchial asthma (experimental research). // XV-th world congress of asthmology, Montpellier - France, April 24- 27, 1996. - №93 (coaBT. B.H. Tejibuep).