Адгезивные молекулы и миграция лейкоцитов

Миграция лейкоцитов из кровеносных сосудов к месту воспаления в ткани частично обусловлена молекулами адгезии. Существует несколько групп адгезивных молекул, включая Р-селектин, Е-селектин (ELAM-1), молекулы межклеточной адгезии (ICAM-1, CD54) и молекул адгезии сосудистой стенки (VCAM-1). Адгезивные молекулы каждой группы обнаруживаются на лейкоцитах, эндотелиальных клетках.

  Очень важно, что признаки воспаления бронхов сохраняются даже в бессимптомный период заболевания, а их выраженность коррелирует с, характеризующими тяжесть заболевания, клиническими симптомами. Десквамация реснитчатого эпителия бронхов при хроническом воспалительном процессе стимулирует процессы восстановления, что приводит к структурным и функциональным изменениям, называемым ремоделированием дыхательных путей.

Наряду с клеточными факторами важную роль в патогенезе БА играют гуморальные факторы – медиаторы воспаления.

Медиаторы воспалительной реакции. Множество различных медиаторов участвуют в патофизиологических механизмах БА. Такие медиаторы как гистамин, простагландины, лейкотриены и кинины вызывают сокращение гладкой мускулатуры бронхов, повышают проницаемость микрососудов, увеличивают секрецию слизи в бронхах и привлекают в бронхи другие воспалительные клетки.

Липидные медиаторы, ккоторым относятся цистениловые лейкотриены, LTC4, LTD4, LTE4, являются мощными бронхоконстрикторами и могут играть важную роль в патогенезе астмы.

Простагландины (PG) обладают сильным эффектом на функцию дыхательных путей и отмечено повышение их уровня в бронхах больных бронхиальной астмой, под влиянием индуцибельной формы циклооксигеназы (СОХ-2), но угнетение их синтеза ингибиторами, такими как аспирин и другие нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) способствует обострению БА у некоторых больных.

Фактор активации тромбоцитов (РА F) считается провоспалительным медиатором, который способствует привлечению эозинофилов в бронхи, вызывает и активирует гиперреактивность бронхов.

Цитокины. Многие клетки воспаления (макрофаги, тучные клетки, эозинофилы, лимофоциты) способны синтезировать и выделять различные цитокины и структурные клетки, прежде всего эпителиальные, гладкомышечные и эндотелиальные клетки также могут выделять цитокины и, поэтому, участвуют в развитии хронического воспалительного процесса. Цитокины играют доминирующую роль в поддержании хронического воспаления. К числу особенно значимых при бронхиальной астме цитокинов относятся лимфокины, продуцирумые Т-лимфоцитами: IL-3, который необходим для выживания тучных клеток в тканях, IL-4, который стимулирует продукцию Ig E В-лимфоцитами и экспрессию VCAM –I эндотелиальными клетками, IL-13, действующий подобно IL-4, который очень важен для дифференцировки и выживания эозинофилов, а также привлечения их в очаг воспаления. IL-2, но не IL-13 вовлечён в дифференцировку Th2 клеток и поэтому играет ведущую роль инициации развития атопии, тогда IL-13 более важен для поддержания хронического воспалительного процесса. Другой цитокин Th2 лимфоцитов IL-9 может играть важную роль в повышении чувствительности к цитокинам IL-4 и IL-5. Другие цитокины, такие как интерферон -γ (IFN-γ), IL-10, IL-12 и IL-18 играют регуляторную роль и ингибируют активность аллергического воспаления.

Хемокины. Основная роль хемокинов состоит в привлечении воспалительных клеток в очаг воспаления. У больных бронхиальной астмой обнаружено свыше 50 хемокинов, которые оказывают своё действие через более, чем 20 поверхностных рецепторов.

Оксидативный стресс при бронхиальной астме имеет место повышенная продукция активных форм кислорода (оксидативный стресс) клетками воспаления (макрофагами, эозинофилами, нейтрофилами). Оксидативный стресс способствует активации воспаления, увеличению тяжести течения БА, снижению ответа на лечение глюкокортикоидами, особенно, при обострении заболевания. Одним из механизмов реализации негативного влияния оксидативного стресса является реакция супероксиданионов с окисью азота, в результате которой образуется реактивный радикал – пероксинитрит, который в свою очередь может модифицировать различные белки-мишени, в том числе, рецепторы.

Эндотелины. Эндотелины являются сильными пептидными медиаторами, оказывающими вазоконстрикторное и бронхоконстрикторное действие. Эндотелины стимулируют пролиферацию гладкомышечных клеток дыхательных путей, могут играть, поэтому, определенную роль в хроническом воспалении при бронхиальной астме.

Оксид азота. Оксид азота (NO) продуцируется в дыхательных путях NO- синтазами многих клеток, хотя клеточный источник NO в легких не известен. Установлено, что уровень NO в выдыхаемом воздухе больных бронхиальной астмой выше, чем в выдыхаемом воздухе у здоровых лиц, что, по-видимому, отражает патогенетическую роль этого газа при бронхиальной астме.

Таким образом, в формировании хронического воспалительного процесса в дыхательных путях у больных бронхиальной астмой, участвуют различные клетки, выделяющие большое количество биологически активных веществ, вызывающих развитие и персистенцию воспаления (рис.2).

 

Воспалительные клетки: Тучные клетки Эозинофилы Th2 лимфоциты В-лимфоциты Базофилы Тромбоциты Макрофаги Структурные клетки: Эпителиальные клетки Эндотелиальные клетки Фибробласты Нервные клетки

Þ

Медиаторы: Гистамин Лейкотриены Простагландины ФАТ Кинины Аденозин Эндотелины Оксид азота Цитокины Хемокины Ростовые факторы Активный кислород

Þ

Эффекты: Бронхоспазм Экссудация плазмы Секреция слизи Гиперреактив ность бронхов Структурные изменения

Рис.2. Клетки и медиаторы воспаления, ведущие к различным эффектам

в дыхательных путях.

 

Результаты воспалительного процесса. Результатами острого и хронического аллергического воспаления в дыхательных путях являются структурные и функциональные нарушения, характерные для БА.

Эпителий. Потеря (десквамация) бронхиального эпителия является характерным морфологическим признаком БА, играющим важную роль в формировании гиперреактивности бронхов. Различные факторы внешней среды: озон, вирусная инфекция, химические поллютанты, аллергены, а также некоторые медиаторы воспаления, такие как основной эозинофильный протеин, активные кислородные радикалы, различные протеазы, высвобождающиеся из клеток воспаления, вызывают слущивание эпителия. Эпителиальные клетки обнаруживаются в виде глыбок (тельца Креола) в жидкости бронхоальвеолярного лаважа или мокроте больных бронхиальной астмой. Повреждение эпителия может способствовать формированию гиперреактивности бронхов как вследствие снижения барьерной функции, что позволяет более глубоко проникать агрессивным факторам внешней среды, так вследствие уменьшения продукции энзимов (таких как нейтральная эндопептидаза), которые снижают активность воспалительных медиаторов, уменьшения количества релаксирующих факторов и «обнажения» нервных окончаний, что может приводить к повышению рефлекторных неврологических эффектов в дыхательных путях.

Структурные изменения

Наряду с выраженным воспалительным ответом при астме в бронхиальном дереве развиваются хронические структурные изменения, называемые ремоделированием. Ремоделирование характеризуется увеличением массы гладких мышц, застоем в сосудистом русле и гипертрофией слизистых желез, приводящей к утолщению стенки и уменьшению диаметра просвета бронхов, повышенной секрецией слизи и воспалительного экссудата, что препятствует поступлению воздушного потока в легкие и приводит к повышению поверхностного натяжения.

Гладкая мускулатура бронхов. Спазм гладкой мускулатуры бронхов является одним из важнейших симптомов БА и многие провоспалительные медиаторы, высвобождаемые из различных клеток при астме, обладают бронхоконстрикторным эффектом. Кроме того, известно, что длительное воздействие провоспалительных цитокинов, таких как IL-1β, снижает чувствительность гладкой мускулатуры бронхов к β₂ - адреноагонистам in vitro и in vivo. Для больных бронхиальной астмой также характерна гипертрофия и гиперплазия гладкой мускулатуры бронхов, которая, по-видимому, является результатом стимуляции гладкомышечных клеток различными факторами роста (PDGβ, эндотелин-1), выделяемыми воспалительными клетками.

C осудистые реакции. Повышенная проницаемостьмикрососудов является обязательным компонентом воспалительной реакции, имеющей место при бронхиальной астме. Доказано, что повышенная микроваскулярная проницаемость влияет на различные функции бронхов, включая повышение бронхиальной секреции, нарушение мукоцилиарного клиренса, образование новых медиаторов (кининов), отёк слизистой, что может способствовать сужению просвета бронхов и повышению их гиперреактивности.

Гиперсекреция слизи. Повышенная секреция слизи является общим ответом секреторных клеток и желез на воспаление. У больных бронхиальной астмой она способствует увеличению вязкости мокроты, образованию слизистых пробок, закупоривающих бронхи, особенно, у больных тяжелой астмой. Доказана гиперплазия подслизистых желез в крупных бронхах и повышенное количество бокаловидных клеток в мелких бронхах и бронхиолах астматиков.

Роль автономной нервной системы. В последнее время возрождается интерес к изучению роли нервных механизмов при бронхиальной астме. Автономный неврологический контроль респираторного тракта осуществляется классическими холинергическими и адренергическими механизмами, а также неадренергическими нехолинергическими нервами и различными нейропептидами идентифицированными в дыхательных путях. Обнаружены различные нарушения автономного контроля бронхиального тонуса, которые характеризуются повышением холинергического и α-адренергического ответов или снижением β -адренергического ответа, но подчеркивается, что скорее всего эти нарушения носят вторичный характер и связаны с хроническим воспалительным процессом.

Имеющиеся данные свидетельствуют о возможности развития нейрогенного воспаления, которое обеспечивает продолжение воспалительного ответа в бронхах, даже при отсутствии других дополнительных стимулов.

Факторы транскрипции. Хроническое воспаление при бронхиальной астме обусловлено повышенной продукцией большого числа воспалительных протеинов (цитокинов, энзимов, рецепторов, адгезионных молекул), которые, в свою очередь, активируют транскрипционные факторы, связывающиеся с ДНК и осуществляющие транскрипцию определенных генов-мишеней. Одним из таких факторов транскрипции, играющих важную роль в инициации воспалительного процесса является ядерный фактор кВ (NFkB), который может активировать различные стимулирующие факторы, включая активатор протеин-киназы С, оксиданты, и провоспалительные цитокины (IL-1β, TNF-α).

Противовоспалительные механизмы. Несмотря на ведущую роль провоспалительных механизмов, в патогенезе БА, немаловажное значение имеет, по-видимому, снижение активности противовоспалительных механизмов. Известно, что глюкокортикоидная недостаточность способствует развитию БА. Кортизол может превращаться в неактивный кортизон под воздействием фермента 11-β гидрооксистероид – дегидрогеназы, который продуцируется в дыхательных путях и высокая активность которого, возможно, способствует развитию местной глюкокортикоидной недостаточности и тяжелому течению БА.

Некоторые цитокины также обладают противовоспалительным действием. Так, IL-12 и IFN – γ стимулируют образование Th-1 –лимфоцитов и угнетают образование Th-2-клеток, что сопровождается снижением активности эозинофильного воспаления. Однако, имеются доказательства, что экспрессия IL-12 у больных бронхиальной астмой снижена.

Об IL-10 сообщается, как о цитокине, стимулирующем синтез ингибиторных факторов, угнетающих продукцию многих провоспалительных медиаторов (цитокинов, хемокинов, энзимов). Но у больных бронхиальной астмой секреция IL-10 и его генетическая транскрипция в макрофагах и моноцитах снижена, что может способствовать усилению воспалительных эффектов и определять тяжесть БА.

Таким образом, основным механизмом патогенеза БА является хроническое воспаление, в котором принимают участие многие клетки воспаления, более 100 провоспалительных медиаторов, приводящее к развитию таких патологических синдромов как гиперреактивность бронхов, бронхоконстрикция, экссудация плазмы (отёк), гиперсекреция слизи, активация чувствительных нервов и ремоделирование.

Клиническая картина. БА является весьма вариабельным по своим клиническим проявлениям и течению заболеванием. Симптомы БА могут варьировать по своей интенсивности и по-разному проявляются у отдельных пациентов. Основными клиническими симптомами БА являются:

· Свистящие хрипы в грудной клетке, нередко слышимые на расстоянии, приступообразные, усиливающиеся на выдохе, купирующиеся под действием ингаляций бронхолитиков.

· Кашель, обычно непродуктивный; симптом непостоянный, особенно у детей.

· Чувство заложенности в грудной клетке.

· Эпизодическая одышка (удушье) не всегда сопровождающаяся свистящими хрипами

(оценку одышки см. в приложении 1).

· Выделение мокроты (обычно скудное).

· Нередко приступу астматического удушья может предшествовать продромальная симптоматика: зуд под подбородком, чувство дискомфорта между лопатками, необъяснимый страх, чихание и другие.

Диагноз и классификация

При физикальном обследовании наиболее частой находкой являются сухие свистящие хрипы при аускультации, но они выслушиваются не всегда. При обострении заболевания у больных могут обнаруживаться другие признаки, свидетельствующие о тяжести обострения: цианоз, сонливость, затруднения при разговоре, тахикардия, вздутие грудной клетки, включение дополнительной мускулатуры в акт дыхания и втяжение межреберных промежутков.

 Оценка функции легких. Поскольку пациенты, страдающие бронхиальной астмой, нередко плохо распознают симптомы заболевания и могут недооценивать тяжесть состояния, а врачи также могут неточно оценивать такие симптомы как диспноэ или наличие сухих хрипов, то исследование функции легких, особенно обратимости её нарушений, обеспечивает наиболее точную оценку обструкции дыхательных путей.

Существует широкий спектр различных методов для оценки степени бронхиальной обструкции, но два показателя получили наиболее широкое признание для использования у пациентов старше 5 лет. Это объём форсированного выдоха за первую секунду (ОФВ1) и связанная с ним форсированная жизненная ёмкость легких (ФЖЕЛ), а также пиковая скорость выдоха (ПСВ). Спирометрия. Измерение ОФВ1 и ФЖЕЛ проводится с использованием спирометра путем выполнения маневра форсированного выдоха. Эта процедура воспроизводима, но её результаты зависят от физического усилия прилагаемого пациентом; в расчет принимается самое высокое значение из двух или трех предпринятых попыток. Тест начинает терять свою надежность при значениях менее 1л. Должные значения показателей ОФВ1, ФЖЕЛ и ПСВ определены по результатам популяционных исследований с учетом пола, возраста и роста пациента и, несмотря на то, что эти показатели постоянно пересматриваются, по ним можно судить, являются ли полученные результаты нормальными или нет. Снижение ОФВ1 менее 80% к должной величине является объективным критерием нарушения бронхиальной проводимости. Важным показателем функции легких является также отношение ОФВ1 к ФЖЕЛ (тест Тиффно), которое составляет у взрослых более 80%, а у детей, возможно, более 90%. Любые значения ниже приведенных могут предполагать бронхиальную обструкцию. Спирометрия полезна также для диагностики БА при оценке обратимости бронхиальной обструкции: если через 10-12 минут после ингаляции бронхолитика (сальбутамол, беротек в дозе 100-200 мкг) наблюдается увеличение ОФВ1 как минимум на 12% по сравнению с исходной, можно говорить о наличии обратимой бронхиальной обструкции.

Пикфлоуметрия. Оценка пиковой скорости выдоха, измеряемой пикфлоуметром, такжеявляется важным средством в диагностике и контроле проводимого лечения БА. Пикфлоуметры удобны для использования в амбулаторных, домашних условиях с целью ежедневного объективного мониторирования БА. Ниже приведена последовательность действий при правильном использовании пикфлоуметра.

· Тест выполняют стоя, держа прибор в горизонтальном положении.

· Делают максимальной вдох, затем максимально сильный выдох через пикфлоуметр (стараясь при этом не кашлять).

· Необходимо сделать, как минимум, 3 попытки. Учитывается наилучший результат.

· Обычно тест выполняют два раза в сутки (утром, сразу после сна и вечером, до приёма лекарственных средств).

· Помимо наивысших показателей ПСВ большое значение имеет разница между утренними и вечерними показателями (вариабельность ПСВ), которая рассчитывается по формуле:

     ПСВв – ПСВу     

(ПСВв+ПСВу) х 0,5

Вечерний показатель ПСВ обычно выше утреннего, однако, наибольшую ценность имеет разница между ними. Вариабельность ПСВ > 20% cчитается ненормальной.

Следует помнить, что пиковая скорость выдоха (ПСВ) позволяет судить, главным образом, о тяжести обструкции крупных дыхательных путей.

Исследование гиперреактивности бронхов. Гиперреактивность бронхов является важным компонентом БА, лежащим в основе нестабильности состояния дыхательных путей, проявляющимся повышением бронхоконстрикторного ответа на широкий спектр экзогенных и эндогенных стимулов. В лабораторных условиях гиперреактивность определяется с использованием провокационных тестов (фармакологических, пробы с физической нагрузкой, холодным воздухом и др.).

Наиболее чувствительными тестами на гиперреактивность бронхов считаются фармакологические, с использованием гистамина, метахолина, ацетилхолина. Начиная с работы J.Orehek (1975) под чувствительностью бронхов понимают минимальную дозу агента, которая приводит к уменьшению ОФВ1 на 20%, а под реактивностью крутизну кривой доза-ответ при увеличении дозы ингалируемого вещества. Однако, в настоящее время, в основном, используется обобщенный термин – гиперреактивность бронхов, определяемый по пороговой концентрации провокационного агента, вызывающей снижение ОФВ1 на 20% (РС20 или РД20).

Провокационная проба с гистамином, метахолином или ацетилхолином проводится, если функция легких находится в пределах нормы, а анамнез заболевания указывает на наличие БА.

Другие методы исследования

При рентгенологическом исследовании легких обычно выявляются либо нормальная картина, либо признаки гиперинфляции (перерастяжения) легких.

Компьютерная томография показана с целью выявления острого вздутия легких, эмфиземы или сопутствующих бронхоэктазов.

Большинству больных бронхиальной астмой показано аллергологическое тестирование, которое проводится вне фазы обострения болезни. Кожный prick-test проводится стандартными аллергенами для подтверждения атопии и выявления причинно-значимых аллергенов. Для контроля делают пробу с гистамином (положительный контроль) и физиологическим раствором (негативный контроль).

Определение содержания в крови специфических IgE (радиоаллергосорбентные тесты) показано при невозможности выполнения кожной пробы (например, при тяжелой экземе).

Исследование крови. Нередко у больных бронхиальной астмой отмечается эозинофилия (количество эозинофилов > 300/дл или более 4% от общего количество лейкоцитов), которая определяется далеко не всегда.

Анализ мокроты. Для оценки активности воспалительного процесса в дыхательных путях при БА можно исследовать спонтанно продуцируемую или индуцированную ингаляцией гипертонического раствора мокроту на клетки воспаления. Обнаружение эозинофилии мокроты при её цитологическом исследовании является важным критерием подтверждения диагноза астмы.