Автореферат и диссертация по медицине (14.01.04) на тему:Клинико-морфологические параллели в патогенезе питательной недостаточности при хронической обструктивной болезни легких

На правах рукописи

БУРЦЕВА Екатерина Викторовна

КЛИНИКО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАЛЛЕЛИ В ПАТОГЕНЕЗЕ ПИТАТЕЛЬНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ

14.01.04 - внутренние болезни

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 7 МАЙ 2012

005043647

Владивосток 2012

005043647

Работа выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Владивостокский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Невзорова Вера Афанасьевна

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Кулаков Юрий Вячеславович

ГБОУ ВПО ВГМУ Минздравсоцразвития России

доктор медицинских наук профессор Шакирова Ольга Викторовна ФГАОУ ВПО ДВФУ Минобрнауки России

Ведущая организация: государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социальног развития Российской Федерации

Защита состоится «29» мая 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета К 208.007.01 при ГБОУ ВПО ВГМУ Минздравсоцразвития России по адресу: 690062, г. Владивосток, проспект Острякова, 2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Владивостокского государственного медицинского университета

Автореферат разослан «27» апреля 2012 года

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат медицинских наук, доцент Н.В. Шестакова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) занимает лидирующие позиции в структуре заболеваемости и смертности цивилизованного общества в связи с нестабильной экологической ситуацией, высокой

распространенностью курения табака и старением населения [GOLD 2010]. Помимо ведущего диагностического признака ХОБЛ в виде прогрессирующего и частично необратимого ограничения воздушного потока, для заболевания характерны системные проявления в разной степени определяющие прогноз течения болезни. Наиболее заметное влияние на укорочение продолжительности жизни пациентов ХОБЛ оказывает питательная недостаточность, ранним и ведущим признаком которой является потеря тощей массы тела или ее мышечного компонента [Авдеев С.Н., 2007]. В ряду причин развития питательной недостаточности, выделяют хроническое системное воспаление, увеличение работы дыхательной мускулатуры, повышение расхода энергии покоя [Westerterp K.R., 2003] в сочетании с недостаточным потреблением питательных веществ и прогрессированием депрессии [Schols A.M., 2003].

Метаболический риск для пациентов ХОБЛ определяется, в том числе развитием инсулинорезистентности и ранним присоединением сахарного диабета 2 типа [Berry J.K., Pittas A.G., 2004]. Как в формировании питательной недостаточности, так и инсулинорезистентности особая роль отводится гормонам жировой ткани адипокинам - лептину и адипонектину. Основные действия лептина направлены на повышение печеночного глюконеогенеза и захвата глюкозы скелетными мышцами; повышение скорости липолиза и уменьшение содержания триглицеридов в белой жировой ткани [Alessi I., 2005].

Взаимодействие адипонектина с рецепторами Adipo 1 и AdipoR2 приводит к повышению утилизации глюкозы тканями, усилению Р -окисления жирных кислот и снижению гликонеогенеза в печени. Снижение содержания адипонектина в сыворотке крови рассматривается в качестве маркера инсулиновой устойчивости [Matsuzawa Y., 2004].

Большинство исследований содержания лептина и адипонектина при питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ посвящены изучению их активности в сыворотке крови [Бархатова Д.А.,

Невзорова В.А., 2008] и индуцированной мокроте [Невзорова В.А., Пазыч С.А.,2003]. Для более глубокого понимания участия лептина и адипонектина в процессах потери тощей массы тела при ХОБЛ необходимо изучение их экспрессии в периферических тканях, что поможет уточнить сложные патогенетические взаимоотношения между обменом адипокинов и развитием питательной недостаточности и определить оптимальные пути лечения и реабилитации пациентов.

Цель исследования: установить взаимосвязь между развитием питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ и морфофункциональными изменениями клеток тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры.

Задачи исследования:

1. Оценить проявление питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ в зависимости от стадии заболевания, используя методы антропометрии и биоимпедансометрии и дать им сравнительную оценку.

2. Охарактеризовать морфологию клеток кожи и поперечнополосатой мускулатуры пациентов ХОБЛ методом световой и электронной микроскопии.

3. Провести иммунуноцитохимическую диагностику экспрессии рецепторов к лептину и адипонектину 1 типа в структурных элементах кожи и поперечнополосатой мускулатуры в контрольной группе и у пациентов ХОБЛ.

4. Методом корреляционного анализа провести оценку взаимосвязи рецепторной активности клеток исследуемых тканей к лептину и адипонектину 1 типа и степенью питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ

Научная новизна исследования. Установлены

взаимоотношения между потерей тощей массы тела у пациентов ХОБЛ и морфофункциональными изменениями тканей дермы и поперечнополосатой мускулатуры. Определены изменения в клетках кожи и поперечнополосатой мускулатуры, в виде нарушения архитектоники, появления метаболической альтерации с преобладанием фиброретикулярной ткани и уменьшением объема мышечной ткани. Установлены изменения в фиброцитах дермы, в виде появления признаков апоптоза и нарушения структуры митохондрий с наиболее яркими проявлениями при III стадии ХОБЛ. Выяснено, что характер дислокализации рецепторов к лептину и

адипонектину 1 типа у пациентов ХОБЛ определяется глубиной патологического процесса и морфологическим типом клеток, экспрессирующих рецепторы к адипокинам. Повышение стадии заболевания сопровождается исчезновением экспрессии Ьер11 и АсНроЮ в поперечнополосатой мускулатуре, критическим уменьшением ЬерЯ и повышенной экспрессией АсНроШ в клетках тканей кожи. Существует прямая корреляционная зависимость между потерей тощей массой тела и экспрессией рецепторов к лептину, и обратная - к адипонектину.

Практическая значимость работы. Доказана диагностическая значимость оценки состояния тощей массы тела в исследовании нутритивного статуса пациентов ХОБЛ при нормальных и повышенных показателях ИМТ. Выяснена необходимость использования метода биоэлектрического импеданса для определения питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ с ИМТ > 25кг/м2.

Установлен вклад изменения рецепторной активности клеток тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры, к лептину и адипонектину, в патогенез питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ. Определена дислокализация рецепторов к адипокинам в виде их исчезновения рецепторов в мышечной ткани и уменьшения сигналов к лептину и повышения к адипонектину 1 типа в тканях кожи. Выясненный дисбаланс в рецепторной активности адипокинов в клетках изученных тканей позволяет рекомендовать в лечение пациентов ХОБЛ программы активной физической реабилитации, в том числе, при нормальном ИМТ. Для адекватной коррекции проявлений питательной недостаточности и улучшения прогноза заболевания возможно создание препаратов регулирующих рецепторную активность адипокинов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. У пациентов с ХОБЛ, в том числе при нормальном и повышенном индексе массы тела наблюдается потеря ТМТ, которая зависит от тяжести заболевания и наиболее выражена при III стадии ХОБЛ.

2. У пациентов ХОБЛ изменяется гистоархитектоника и ультраструктура тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры за счет уменьшения мышечной массы, увеличения фиброретикулярной ткани, появления метаболической альтерации, признаков апоптоза и нарушения функции митохондрий в фиброцитах дермы.

3. Метаболическая альтерация тканей определяется изменением экспрессии рецепторов к адипокинам на клетках тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры, имеет тесную связь со стадией ХОБЛ и степенью питательной недостаточности. Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, 4 из которых - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Внедрение результатов исследования: Материалы диссертации внедрены в работу лечебно-профилактических учреждений г.Владивостока и используются в учебном процессе при подготовке интернов, ординаторов и врачей на кафедре терапии, ультразвуковой и функциональной диагностики факультета повышения квалификации ГБОУ ВПО ВГМУ Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации.

Апробация работы Основные результаты работы были представлены на VIII и IX Дальневосточных конгрессах с международным участием «Человек и лекарство» г.Владивосток, 2011-2012гг.; на заседаниях общественной организации врачей первичного звена Приморского края протокол №3 от 09.03.2011г. и протокол №3 от 01.02.2012г.; на заседании филиала ВНОК г.Владивостока «Доказательная кардиология» протокол №1 от 21.12.2011г. Объем и структура диссертации

Материал диссертации изложен на 132 страницах машинописного текста на русском языке и состоит из списка сокращений, введения, четырех глав, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, приложения и списка литературы, включающего в себя 154 источника (30 - отечественных щавторов и 124 - зарубежных авторов). Материал иллюстрирован 21 рисунком и 9 таблицами.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследования

Исследование проведено на базе отделения пульмонологии Городской клинической больницы №1 и аллерго - респираторного центра г. Владивостока. Морфологические исследования выполнены в Центральной научно-исследовательской лаборатории ГБОУ ВПО ВГМУ Минздравсоцразвития России. За период 2009-2011гг., обследовано 98 пациентов (72 мужчин - 73,4% и 26 женщин - 26,5%) с I (п = 25), II (п=41) и III (п=32) стадией ХОБЛ, стабильного течения.

Контрольную группу составили 20 здоровых некурящих добровольцев. Все пациенты были проинформированы о проведении исследования и выразили свое согласие, так же было оформлено дополнительное информированное согласие на проведение тонкоигольной биопсии бедра. Протокол исследования одобрен Независимым междисциплинарным Этическим Комитетом ГБОУ ВПО ВГМУ Минздравсоцразвития России протокол № 3, дело №2 от 01 февраля 2010г.

Для диагностики ХОБЛ применялись рекомендации международной программы GOLD (пересмотр 2010 г.). ФВД определялась на спироанализаторе Spirosift - 500 (Япония). Для оценки обратимости бронхообструкции проводили ингаляционную пробу с 400 мкг сальбутамола.

Обследование включало: общее клиническое исследование; диагностику питательного статуса пациентов в виде анкетирования с использованием субъективной глобальной оценки по Detsky. Антропометрические измерения, с вычислением индекса массы тела (ИМТ), индекса тощей массы тела (иТМТ), относительного содержания тощей массы тела (ТМТ%), окружности плеча (ОП), окружности мышц плеча (ОМП), толщины кожно-жировой складки трицепса (КЖСТр). Проведение биоимпедансометрии, с оценкой ИМТ (кг/м2) и ТМТ (%). Для оценки морфологии клеток тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры, использован метод тонкоигольной биопсии, с помощью автоматической многоразовой тонкоигольной биопсийной системы Magnum (фирма «Burd», Германия) и применение одноразовых стерильных игл MN2010 с глубиной проникновения 22мм и диаметром 0,9мм. Забор материала осуществлялся в анатомической проекции четырехглавой мышцы бедра. Для первичной регистрации и визуализации препарата проведено морфологическое исследование биопсии тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры с использованием окраски гематоксилин и эозин. Для выяснения ультраструктуры тканей взятого биопсийного материала использовалось электронно-микроскопическое исследование с помощью трансмиссионного электронного микроскоп JEM-100 S (Jeol, Япония). Микрофотосъемка проведена на фотопластинке ПФП-01Т (ОАО «Компания Славич»). С целью определения локализации и рецепторной активности к лептину и адипонектину клеток, изучаемых тканей, использован метод иммунофлюорисцентного

исследования, с применением первичных поликлональных кроличьих антител: 1) антител на адипонектин-рецептор 1типа, (AdipoRl, Santa Cruz, sc-99183, 1:100), 2) антител на лептин рецептор, (Leptin receptor antibody, Abeam, ab60042 и вторичных антител Goat Anti-Rabbit IgG (H&L), DyLight 488 Conjugated, (Thermo Scientific, №35552, 1:200). Исследование проведено с помощью микроскопа Zeiss Axio Scope Al с системой освещения Colibri и цифровой камерой AxioCam MRc., с использованием фильтров с длиной волны 350 nm (для DAPI) и 488 шп (для FITC). Полученное изображение обрабатывалось в программе AxioVision LE V4.8.1.0., с использованием руководства по подсчету сигналов Dako — Cytomation.

Исследование проводилось при участии и помощи д.м.н. Дюйзен И.В. и доцента, к.м.н. Коцюрбий Е.А., которым авторы выражают глубокую благодарность за помощь в выполнении методик и обработки полученных результатов.

Результаты обрабатывались с помощью программы STATISTICA 6.0. При сравнении двух независимых групп использовали непараметрический критерий Манна - Уитни, анализ взаимосвязей проводили непараметрическим методом корреляционного анализа Спирмена для ненормального распределения с вычислением ошибки коэффициента корреляции. Результаты исследования и обсуждение

Согласно полученным результатам установлено, что ИМТ в общей группе пациентов и при I и II стадиях ХОБЛ не отличается от показателей контрольной группы (таб. 1). Снижение массы тела по отношению к контролю обнаружено только при III стадии заболевания, но даже в этой группе его значения выше 19 кг/м2.

Таблица 1

Показатель ИМТ, ТМТ % и иТМТ у пациентов ХОБЛ_

Показатель нутритивного статуса Группа контроля Общая группа ХОБЛ ХОБЛ I стадии ХОБЛ II стадии ХОБЛ III стадии

ИМТ, кг/м2 24,1±1,5 25,0±0,6 26,0±1,2 23,5±0,8 19,5±0,7*#&

ТМТ, % 86,0±2,0* 72,2±1,3* 74,5±1,1* 72,0±1,6* 64,6±1,4*#&

иТМТ, кг/м2 17,4±1,8 15,56±1,2 15,8±1,4 15,69±1,9 14,38±2,8

Примечание. Достоверность различий (р<0,05): *-между группой контроля, общей группой и стадиями ХОБЛ, # - достоверность различий между I и III стадией ХОБЛ, & - II и III стадией ХОБЛ.

По результатам опроса обследованных пациентов, 33,6% имели избыточный вес до установления диагноза ХОБЛ и отметили значительную потерю массы тела по сравнению с исходными данными в течение последних 6 месяцев. Так у 56 пациентов (57,14%) с ИМТ >19 кг/м2 масса тела за последние 6 месяцев в среднем снизилась на 8,16±0,34кг. Среди пациентов с потерей веса преобладали лица с III стадией ХОБЛ (31 человек).

По мнению большинства исследователей, для оценки питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ наиболее существенное значение имеет не ИМТ, и даже не его потеря за 6 месяцев, а состояние тощей массы тела [Авдеев С.Н., Чучалин А.Г.,2007]. Исходя из задач нашего исследования, мы проанализировали соотношение ТМТ к общей массе, а также вычислили индекс ТМТ (иТМТ) (таблица 1). Показатели ТМТ в общей группе пациентов с ХОБЛ достоверно снижены по сравнению с группой контроля (соответственно 72,2±1,3 и 86,0±2,0, р<0,05). Показатели ТМТ у пациентов с различными стадиями ХОБЛ, в отличие от ИМТ, снижаются по сравнению с контролем уже при I стадии ХОБЛ (соответственно 74,5±1,1 и 86,0±2,0, р<0,05). При II и III стадии ХОБЛ значения ТМТ снижаются еще более значительно, достигая минимальных показателей в последнем случае, когда они становятся достоверно ниже по сравнению с результатами исследования у пациентов с I стадией ХОБЛ (р<0,05).

Дефицит тощей массы тела установлен у 8, 33 и 28 пациентов с I, II и III стадиями ХОБЛ соответственно, что составило 32%, 78,57% и 90,3% в каждой группе. Иными словами, по мере нарастания стадии заболевания количество пациентов ХОБЛ, имеющих дефицит тощей массы тела прогрессивно увеличивается и при III стадии ХОБЛ потеря тощей массы тела, скорее, правило, чем исключение. Проведенный корреляционный анализ между показателями ТМТ и стадией ХОБЛ, определенной по показателю ОФВ] после ингаляции (Зг-агониста, показал наличие обратной связи средней силы (11=-0,50+/-0,9; р=0,001), подтверждая высказанное ранее суждение о прогрессирующей потери тощей массы тела у пациентов с более тяжелыми стадиями болезни.

Для оценки питательной недостаточности, помимо определения ИМТ и ТМТ, необходимо провести ряд антропометрических измерений, включающих исследование окружности плеча (ОП), окружности мышц плеча (ОМП), толщины кожно-жировой складки

трицепса (КЖСТр) и лабораторное обследование в виде определения содержания лимфоцитов в периферической крови [Шумилкин В.А., Хорошилов И.Е., 2002].

Согласно полученным результатам ОП в общей группе пациентов ХОБЛ составляет 28,4±0,67 см и достоверно не отличается от показателей контрольной группы (26,1±2,0 см, р>0,05). Показатель окружности мышц плеча (ОМП), отражающий белковый состав организма, в общей группе обследованных составляет (23,7±4,3 см) и не отличается от контрольных значений (24,2±1,2, р>0,05). В то же время у 32 пациентов ХОБЛ или в 32,6% случаев обнаружено снижение данного показателя ниже значений контрольной группы (18,2±0,8, р<0,05). Согласно мнению Рудмена Д. (1993), определение кожно-жировой складки трицепса косвенно характеризует энергетический запас организма. В нашем исследовании величина КЖСТр в общей группе пациентов ХОБЛ составляет 14,4 ± 0,6 мм и находится в референсных значениях для показателей контроля. Однако у 25 пациентов ХОБЛ или в 25,5% случаев установлено ее снижение на 1,9±0,8 мм. Содержание лимфоцитов в периферической крови связано с состоянием висцерального пула белка [Рудмен Д., 1993]. В нашем исследовании лимфоцитопения выявлена у 18 пациентов ХОБЛ, 11 и 7 из которых имели II и III стадию заболевания соответственно.

Суммарный анализ параметров нутритивного статуса показал, что у 42 человек или у 42,8% пациентов ХОБЛ установлена питательная недостаточность различной степени, а именно легкая степень диагностирована у 31 пациента (31,6%) и средняя - у 11 пациентов (11,2%). Оценка проявлений питательной недостаточности при различной стадии ХОБЛ показала, что при I, II и III стадии питательная недостаточность установлена у 8, 15 и 19 пациентов соответственно, что составило 32%, 35,7% и 61,2% в каждой группе. Корреляционный анализ между показателями стадии ХОБЛ и степени питательной недостаточности установил прямую связь средней силы (R=0,50+/-0,9; р=0,001). Иными словами, по мере прогрессирования заболевания у пациентов ХОБЛ нарастают проявления питательной недостаточности.

По мнению ряда исследователей, для оценки питательной недостаточности более чувствительным методом по сравнению с антропометрическими измерениями является метод биоимпедансометрии [A.M. Schols, E.F.M. Wouters, 1998]. Измерение

ИМТ, ТМТ у пациентов ХОБЛ методами антропометрии и биоимпедансометрии не показали достоверных различий между собой, как в общей группе пациентов, так и в группах пациентов с различными стадиями заболевания (рис.1).

группа контроля общая группа I стадия ХОБЛ II стадия ХОБЛ III стадия ХОБЛ ХОБЛ

Ы ИМТ И ТМТ ЫИМТ2 ЙТМТ2

Примечание. Достоверность различий (р<0,05): *-между группой контроля, общей группой и стадиями ХОБЛ, # - достоверность различий между I и III стадией ХОБЛ,, II и III стадией ХОБЛ

Рис. 1. Показатели ИМТ, ТМТ, определенные методами антропометрии и биоимпедансометрии у пациентов ХОБЛ

Основываясь на мнении о неравномерности композиционной структуры тела и возможности потери ТМТ у пациентов с избыточной массой, мы проанализировали показатели ТМТ, определенные методами антропометрии и биоимпедансометрии в зависимости от ИМТ (рис. 2). Согласно полученным результатам установлены достоверные различия в показателях ТМТ у пациентов ХОБЛ с ИМТ>25 кг/м2, когда ТМТ, определенная методом биоимпедансометрии оказалась достоверно ниже, чем при ее оценке антропометрическими измерениями.

Согласно мнению ряда исследователей, при потери тощей массы тела у пациентов ХОБЛ регистрируются различные признаки поражения поперечнополосатой мускулатуры чаще всего в виде атрофии и некробиоза с развитием фиброзной ткани [СогЬиса Св, 1999].

100

80

ТМТ 60

(%) 40

20

0

81,5±1.4

78,5±1,25*

| Метод антропометрии I Метод

биоимпедансометрии

ИМТ20-25 ИМТ<20 ИМТ>25 Показатели ИМТ (кг/м-)

Примечание. Достоверность различий(р<0,05): *-между ТМТ определенной методами антропометрии и биоимпедансометрии у пациентов ХОБЛ

Рисунок 2. Показатели ТМТ, определенные методами антропометрии и биоимпедансометрии, в зависимости от значений ИМТ

Согласно нашим результатам во всех исследованных биоптатах у здоровых людей регистрируются клетки кожи, подкожно - жировой клетчатки и поперечнополосатой мускулатуры, с обычной гистоархитектоникой и без признаков метаболической альтерации и патологических изменений (рис. 3, а, б, в).

а) б) в) г)

Рисунок 3. Морфологическое исследование биопсии тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры лиц контрольной группы: а, б - кожа и соединительная ткань; в - поперечнополосатая мышечная ткань; и пациентов с III стадией ХОБЛ (г). Окраска гематоксилин и эозин. Увеличение хЮО

В биоптатах пациентов ХОБЛ (рис. 3, г), видимых изменений в эпидермисе не обнаружено. В соединительной ткани гиподермы преобладает фиброретикулярная ткань, мышечные волокна единичные, встречаются включения жировой ткани. Наиболее выраженные изменения регистрируются у пациентов с III стадий ХОБЛ, что является косвенным морфологическим проявлением системного процесса, затрагивающего поперечнополосатую

мускулатуру в условиях которого происходит ее замещение фиброретикулярной брадитрофной тканью.

Для уточнения ультраструктуры тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры у пациентов ХОБЛ проведено электронно — микроскопическое исследование полученных образцов (рис. 4). Как следует из представленных данных, в электронограммах преобладают фиброциты.

|Н шиш х ж .«■

р':

а)гб)., Г'-в) I)

Рисунок 4. Электронограммы фиброцитов контрольной группы исследования (а), пациентов с I стадией ХОБЛ (б), со II стадией ХОБЛ (в, г) и III стадией ХОБЛ (д)

На электронограммах у обследованных контрольной группы (а) и пациентов с I стадией ХОБЛ (б), определяется ядро клеток, которое равномерно заполнено хроматином, в нем четко визуализируется ядрышко с гомогенным содержимым. Цитоплазма клеток заполнена микротрабекулярной сеткой из тонких белковых миофиламентов диаметром 5-7 нм, обеспечивающих движение клетки. Плазмолемма фибробласта имеет многочисленные рецепторы. На внутренней поверхности цитолемы отмечаются многочисленные окаймленные ямки, что свидетельствует об эндоцитозе.

На электронограммах пациентов со II стадией ХОБЛ (в), в ядре фиброцита помимо активного хроматина (эухроматина) имеются глыбки гетерохроматина (электронно-плотные структуры, фиксированные к внутренней ядерной мембране), отсутствует ядрышко. Наблюдаются перфориванная ядерная оболочка и появление вакуолей в гетерохроматине, указывающие на начальные признаки апоптоза. Уменьшается площадь цитоплазмы (г). На электронограммах пациентов с III стадией ХОБЛ (д) преобладают фиброциты с характерным проявлением апоптоза в ядре. Хроматин конденсируется по периферии, под мембраной ядра, при этом образуются четко очерченные плотные массы различной формы и размеров, наблюдается перфориванная ядерная оболочка. В цитоплазме видны измененные в митохондриях в виде снижения плотности, количества органелл под сарколеммой; полиморфизм с наличием крупных, удлиненных, пучкующихся форм и

преобладанием мелких овальных органелл; дезорганизация архитектоники и структуры крист, свидетельствующие о нарушении структуры и функции митохондрий. Большинство исследований описывающих изменение ультраструктуры клеток периферических тканей при ХОБЛ отмечают изменение состояния волокон поперечнополосатой мускулатуры в виде уменьшения доли мышечных волокон I и II типа, уменьшения количества капилляров на единицу площади поверхности мышечной ткани [Palange Р., Deutz N.E., 2004]. Согласно нашим результатам процессы дезорганизации структуры захватывают не только поперечнополосатую мускулатуру, но и клетки дермы, указывая на системность происходящих процессов метаболической альтерации и структурного ремоделирования.

В литературе активно обсуждаются вопросы патогенеза потери тощей массы тела у пациентов ХОБЛ. Наиболее часто упоминается вклад гипоксии и плохо контролируемого системного воспаления низкой градации. Полагают, что гипоксия играет важную роль в нарушении регенеративной способности мышечной ткани при ХОБЛ, вследствие развития лактатацидоза [Р. Palange, 2004], и нарушения капилляризации периферических мышечных волокон (F. Franssen, 2003). К сожалению рекомендуемая кислородотерапия не устраняет в полной мере потерю скелетной мускулатуры и достоверно увеличивает выживаемость пациентов только с IV стадией ХОБЛ [Payen J.F., Agusto A.G., Noguera А., 2006]. Исследования показателей активности системного воспаления у пациентов ХОБЛ с питательной недостаточностью показали их отрицательное влияние на тяжесть обострения и показатели бронхообструкции [KokturkN.,2006]. Тем не менее, контроль за процессами системного воспаления при ХОБЛ затруднен. Использование глюкокортикостероидов при ХОБЛ не увеличивает продолжительность жизни и приводит к еще более выраженной потере скелетной мускулатуры.

Одновременно с потерей поперечнополосатой мускулатуры при ХОБЛ возможно усиление процессов толерантности к инсулину и увеличение риска развития сахарного диабета. В качестве одного из объединяющих механизмов прогрессирования питательной недостаточности и увеличения метаболического и сердечнососудистого риска у пациентов ХОБЛ рассматривается нарушение адипокинового обмена или гормонов жировой ткани лептина и адипонектина [Невзорова В.А., Бархатова Д.А]. Результаты

иммуноцитохимического исследования локализации рецепторов к лептину в тканях кожи и поперечнополосатой мускулатуре у здоровых и пациентов ХОБЛ представлены на рисунке 5.

• А контроль

В II стадия

Ш

идИИ

I^шшш

.....

гшшшЯЯШШШ

Рисунок 5 (а, б, в, г). Рецепторы к лептину в группе контроля (а), при 1(6), Щв), Ш(г) стадии ХОБЛ (метод иммунофлюорисценции; увеличение х200)

В тканях контрольной группы положительная иммуноцито-химическая реакция обнаруживается в цитоплазме и на мембране клеток. Выраженная экспрессия метки в группе контроля наблюдается во всех слоях эпидермиса и клетках дермы, подкожно -жировой клетчатке и мышечной ткани. У пациентов ХОБЛ наблюдается изменение рецепторного аппарата эпителиальных клеток, что сопровождается постепенным снижением активности реакции в роговом слое эпидермиса у пациентов с I стадией ХОБЛ (Б), и впоследствии приводит к уменьшению количества рецепторов на эпителиоцитах базальных и средних слоев, а также -исчезновением рецепторов на клеточных элементах дермы. Так же заметно, что экспрессия рецепторов к лептину уменьшается по мере возрастания тяжести заболевания от I к III стадии ХОБЛ. У пациентов ХОБЛ положительная экспрессия антител регистрируется к лептину в клетках кожи и подкожно - жировой клетчатке. В клетках мышечной ткани, вне зависимости от стадии заболевания, наблюдается исчезновение иммунопозитивной окраски.

Результаты исследования локализации адипонектин-рецепторов 1 типа у группы контроля (а) и пациентов ХОБЛ 1(6),П(в) и Ш(г) стадии представлены на рисунке 6.

а) Группа контроля б) ХОБЛ I стадии

в) ХОБЛ II стадии г) ХОБЛ III стадии

Рисунок 6. (а, б, в, г). Рецепторы к адипонектину 1 типа в группе контроля (а), при 1(6), П(в), Ш(г) стадии ХОБЛ (метод иммунофлюорисценции; (*)-положительная экспрессия метки, увеличение х200)

Как следует из представленных данных, в группе контроля регистрируется яркое свечение иммунофлюоресцентной метки к адипонектину 1 типа в цитоплазме и на мембране клеток кожи, подкожно — жировой клетчатки и мышечной ткани. По сравнению с группой контроля у пациентов с I, II и III стадией ХОБЛ, экспрессия рецепторов к адипонектину 1 типа, обнаруживается преимущественно в тканях кожи и исчезает в поперечнополосатой мускулатуре. Экспрессия рецепторов клеток тканей кожи к адипонектину 1 типа возрастает с увеличением стадии заболевания, с максимальной яркостью свечения у пациентов с III стадией ХОБЛ. Исходя из задач исследования нами подсчитано количество сигналов к рецепторам лептина и адипонектина в изучаемых тканях (таб. 2).

Таблица 2

Количественная характеристика экспрессии рецепторов к лептину и адипонектину у пациентов ХОБЛ

Адипокины Контрольна я группа Общая группа I стадия ХОБЛ II стадия ХОБЛ III стадия ХОБЛ

; ЬсрИ (ед.) 8,1±1,8 4,9±1,6 6,7±2,1 3,2±0,4* 2,1±0,9*#

А<ИроШ(ед.) 11,1±1,4 13,8±1,5 12,6±0,8 15,8±0,4* 17,1±0,6*#

Примечание. Достоверность различий (р<0,05): *-между группой контроля, общей группой и стадиями ХОБЛ, # - достоверность различий между I и II стадией ХОБЛ,, I и III стадией ХОБЛ

Максимальное количество экспрессии рецепторов к лептину в тканях кожи и поперечнополосатой мускулатуры установлено в группе контроля, когда оно составило 8,1±1,8 (ед.) без достоверного различия с общей группой пациентов ХОБЛ и пациентов с I стадией заболевания (4,9±1,6 ед. и 6,7±2,1, соответственно, р>0,05). При II и III стадии ХОБЛ установлено достоверное снижение количества сигналов по отношению к группе контроля с минимальными значениями в последнем случае (2,1±0,9, р<0,05 по отношению к группе контроля и пациентов с I стадией ХОБЛ).

В отличие от экспрессии рецепторов к лептину, количество рецепторов к адипонектину 1 типа клеток тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры в группе контроля было наименьшим и составило 11,1±1,4 (ед.), достоверно не отличаясь от показателей у пациентов в общей группе пациентов ХОБЛ и при I стадии заболевания (р>0,05). При II и III стадии ХОБЛ количество экспрессии рецепторов к адипонектину нарастает и достоверно превышает показателя контроля, а в последнем случае и данные группы пациентов с I стадией ХОБЛ. Следует отметить, что указанная динамика экспрессии рецепторов к адипокинам у пациентов ХОБЛ затрагивает только клетки тканей кожи, поскольку в отличие от здоровых, сигналы в поперечнополосатой мускулатуре полностью отсутствуют.

Получена обратная корреляционная связь между количеством экспрессии рецепторов к лептину в клетках тканей кожи и стадией ХОБЛ (11=-0,48±0,1, р=0,043), а также прямая связь между количеством экспрессии рецепторов к адипонектину 1 типа и стадией ХОБЛ (11=0,56±0,2, р=0,021).

Помимо изучения экспрессии рецепторов к лептину и адипонектину 1 типа в клетках тканей кожи в зависимости от стадии пациентов ХОБЛ, мы проанализировали их состояние в зависимости от степени питательной недостаточности (рис. 7). По результатам исследования количество экспрессии рецепторов к лептину снижается, а к адипонектину повышается (соответственно 1,9±0,6, р=0,032 и 17,8±0,8, р=0,009) у пациентов, с признаками белково-энергетической недостаточности II степени и показателями ТМТ 64,3±1,2%. В общей группе пациентов ХОБЛ и при белково-энергетической недостаточности I степени, достоверных различий по сравнению с группой контроля не получено.

20 15

Кол-во меток 10 ЬерІІ II АсІїроШ в единицах 0

13,8±1,5 Н9±1,3 17'8|>

1171 ±1.4 ш иь ■

^ л

|±Щ 4..1Ь __ШИШ_Ш ■И

іЬерїІ

Группа контроля

ХОБЛ БЭНI ст. БЭНПст.

Примечание: * - разница по сравнению с контролем достоверна при р<0,05; " - разница между группой ХОБЛ без питательной недостаточности и с наличием питательной недостаточности II степени достоверна, р<0,05.

Рисунок 7. Количество экспрессии рецепторов к адипокинам клеток тканей бедра, в зависимости от наличия и отсутствия питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ

Исходя из суждения, о наибольшем значении потери тощей массы тела при развитии БЭН у пациентов ХОБЛ, нами проведен корреляционный анализ между показателями ТМТ и количеством экспрессии рецепторов к лептину и адипонектину 1 типа, который

установил наличие положительной связи между ТМТ и количеством экспрессии рецепторов к лептину (11= 0,44±0,1, р=0,0051) и обратной связи, между ТМТ и количеством экспрессии рецепторов к адипонектину 1 типа (11=-0,51±0,1, р=0,0034).

Полученные результаты можно объяснить снижением синтеза лептина в условиях хронического системного воспаления и недостатка белково-энергетических ресурсов у пациентов ХОБЛ. В отличие от лептина адипонектин в условиях питательной недостаточности активно участвует в процессах глюконеогенеза и катаболизма жиров. Разнонаправленные метаболические эффекты рецепторов к адипокинам обусловливают прямо противоположные связи экспрессии их рецепторов в тканях кожи с показателями ТМТ при ХОБЛ.

Таким образом, у пациентов с ХОБЛ, несмотря на диапазон показателей индекса массы тела, близкий к нормальным значениям, регистрируются признаки питательной недостаточности и потери ТМТ, которые связаны с тяжестью заболевания и наиболее выражены при III стадии ХОБЛ. Наиболее точным методом для диагностики потери ТМТ, является метод биоимпедансометрии, с помощью которого можно установить начальные проявления питательной недостаточности у пациентов с избыточной массой тела. При питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ изменяется гистоархитектоника тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры, в виде уменьшения мышечной массы, увеличения фиброретикулярной ткани и появления признаков метаболической альтерации. Помимо потери скелетной мускулатуры установлены изменения ультраструктуры фиброцитов дермы, в виде присутствия признаков апоптоза и нарушения структуры митохондрий.

Метаболическая альтерация клеток тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры характеризуется дисбалансом экспрессии рецепторов к адипокинов, которые полностью исчезают в мышечной ткани и разнонаправлено меняют свою активность в клетках дермы и подкожно-жировой клетчатки. Экспрессия рецепторов к лептину снижается, а к адипонектину 1 типа возрастает, свидетельствуя о вкладе выявленного рецепторного дисбаланса в развитие дисфункции скелетной мускулатуры и поражении тканей дермы у пациентов ХОБЛ с признаками питательной недостаточности.

выводы

1. У пациентов ХОБЛ со значениями ИМТ>19кг/м2 установлена потеря тощей массы тела как методом антропометрии, так и биоимпедансометрии. Метод биоимпедансометрии, в отличие от антропометрии, обеспечивает более точную и раннюю диагностику снижения ТМТ у пациентов ХОБЛ с ИМТ >25 кг/м2. Степень потери тощей массы тела достигает минимальных значений при III стадии ХОБЛ (64,6±1,4%, р = 0,002) и имеет прямую корреляцию со стадией заболевания (К=0,50±0,9; р=0,001),

2. У пациентов ХОБЛ, в отличие от здоровых лиц, в биоптатах тканей кожи и поперечнополосатой мускулатуры нарушается гистоархитектоника с преобладанием фиброретикулярной ткани и уменьшением объема мышечного компонента, а также появлением признаков метаболической альтерации и изменения жирового обмена.

3. В фиброцитах клеток дермы у пациентов ХОБЛ регистрируются нарушение структуры и функции митохондрий и признаки апоптоза, проявление которых нарастает с увеличением стадии болезни.

4. Рецепторы к лептину и адипонектину 1 типа у здоровых людей идентифицированы в клетках кожи, подкожно-жировой клетчатки и мышечной ткани. Развитие ХОБЛ сопровождается возникновением дисбаланса в локализации рецепторов к адипокинам в виде их исчезновения в клетках поперечнополосатой мускулатуры, а также в уменьшении экспрессии к лептину (2,1±0,9 ед., р=0,023) и повышении к адипонектину 1типа (17,1±0,6 ед., р=0,013) в тканях кожи.

5. Установлена обратная корреляционная связь между экспрессией рецепторов к лептину и стадией ХОБЛ (К=-0,48±0,1, р=0,043) и прямая - между экспрессией к адипонектину и стадией ХОБЛ (11=0,56±0,2, р=0,021). Существует связь между степенью потери ТМТ и активностью экспрессии рецепторов к лептину и адипонетину. Так минимальная экспрессия рецепторов к лептину (1,9±0,4, р=0,032) и максимальная к адипонектину 1типа (17,8±0,8, р=0,009) наблюдаются при II степени питательной недостаточности, когда потеря ТМТ составляет (64,3±1,2%).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для ранней диагностики питательной недостаточности у всех пациентов ХОБЛ с нормальными показателями ИМТ необходимо исследование содержания тощей массы тела методом антропометрии и биоимпедансометрии. При этом, когда ИМТ > 25 кг/м2, рекомендовано проводить обследование с помощью биоэлектрического импеданса.

2. Метод тонкоигольной биопсии тканей бедра с определением иммуноцитохимической диагностики рецепторов к лептину и адипонектину может быть использован в качестве оценки состояния ТМТ и рекомендован для включения в программы диагностики питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ. Для коррекции питательной недостаточности у пациентов с ХОБЛ патогенетически обоснована разработка препаратов, восстанавливающих чувствительность к рецепторам адипокинов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Бурцева, Е. В. Исследование нутритивного статуса пациентов ХОБЛ с помощью методов антропометрии и биоимпедансометрии [Электронный ресурс] / Е. В. Бурцева // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 2. - С. 1-9. - URL: www.science-education.ru/102-5912 (дата обращения: 12.04.2012).

2. Бурцева, Е. В. Метод чрезкожной тонкоигольной биопсии в оценке состояния нутритивного статуса пациентов ХОБЛ / Е.В. Бурцева, В. А. Невзорова, И. В. Дюйзен // Вестн. последипломного мед. образования. - 2012. - № 1. - С. 38-42.

3. Бурцева, Е. В. Функциональная активность адипокиновых рецепторов клеток тканей бедра при ХОБЛ / Е. В. Бурцева,

B.А.Невзорова // Справочник врача общ. практики. - 2012. - № 5. -

C. 24-29.

4. Локализация рецепторов к лептину и адипонектину в коже и мышечной ткани при питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ / Е. В. Бурцева, В. А. Невзорова, И. В. Дюйзен, Е. А. Коцюрбий // Бюл. Сиб. отд. РАМН. - 2012. - № 2. - С. 54-58.

5. Бурцева, Е. В. Активность адипокинов в оценке питательной недостаточности у пациентов с хронической обструктивной болезнью

легких / Е. В. Бурцева // Человек и лекарство: сб. мат. VIII Дальневосточн. регионального конгр. с междунар. участием (1516 сентября 2011 года) / [науч. ред. В. Б. Шуматов]. - Владивосток : Медицина ДВ, 2011. - С. 122-123.

6. Бурцева, Е. В. Биоимпедансометрия в ранней диагностике питательной недостаточности у пациентов ХОБЛ / Е. В. Бурцева // Актуальные проблемы экспериментальной, профилактической и клинической медицины : тез. докл. XIII Тихоокеан. науч.-практич. конф. студ. и молодых ученых с междунар. участием (19-20 апреля 2012 года) / ВГМУ; [ред. В. А. Невзорова и др.]. - Владивосток : Медицина ДВ, 2012. - С. 268.

7. Бурцева, Е. В. Оценка питательной недостаточности у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких / Е. В. Бурцева // Человек и лекарство: сб. мат. VIII Дальневосточн. регионального конгр. с междунар. участием. (15-16 сентября 2011 года) / [науч. ред. В. Б. Шуматов]. - Владивосток : Медицина ДВ, 2011.-С. 9-10.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

БЭН - белково - энергетическая недостаточность ЖМТ - жировая масса тела ИКЧ - индекс курящего человека ИМТ - индекс массы тела иТМТ - индекс тощей массы тела КЖСТр - кожно-жировая складка трицепса ОМП - окружность мышц плеча ОП - окружность плеча

ОФВ1 - объем форсированного выдоха за 1 секунду

ТМТ - тощая масса тела

ФВД - функция внешнего дыхания

ХОБЛ - хроническая обструктивная болезнь легких

AdipoRl - рецепторы к адипонектину 1 типа

LepR - рецепторы к лептину

Работа выполнена при поддержке государственного контракта № 14.740.11.0186 в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

БУРЦЕВА Екатерина Викторовна

КЛИНИКО-МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАЛЛЕЛИ В ПАТОГЕНЕЗЕ ПИТАТЕЛЬНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ПРИ ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКТИВНОЙ БОЛЕЗНИ ЛЕГКИХ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Подписано в печать 26.04.2012 Формат 60x84/16. Бумага писчая. Уч.- изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №399 Отпечатано в типографии ИПК МГУ им. адм. Г.И. Невельского 690059 г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, 50а