Нарушения работы мукоцилиарной системы

Нарушения работы мукоцилиарной системы имеют место быть при хроническом пылевом воздействии. Российские ученые изучили состояние слизистой оболочки полости носа, и, в частности, мукоцилиарной системы при пылевом поражении дыхательных путей у горнорабочих угольных шахт.

Хроническое пылевое воздействие вызывает повреждение механизмов защиты дыхательных путей и легких, что отмечено в работах многих отечественных ученых, изучавших в эксперименте и клинике влияние угольной пыли па верхние дыхательные пути. Установлена закономерности между дистрофическими изменениями слизистой оболочки полости носа и длительностью пылевого воздействия, выявлены нарушения работы мукоцилиарного клиренса, а также обонятельной, дыхательной, калориферной функций носа, замедление скорости мукоцилиарного транспорта.

Проведенные микроскопические исследования слизистой оболочки верхнечелюстных пазух у лиц, которые проработали в шахтах от 1 года до 10 лет, позволили выявить различный характер реакции данных желез на пыль. Выявлено расширение концевых отделов желез, переполнение части выводных протоков желез секретом. Наряду с этим наблюдались атрофические и кистозно-измененные участки желез. При 5-летнем стаже работы в условиях запыленности патологические изменения увеличивались. При 10-летнем стаже работы сохранялись лишь небольшие участки неизмененного эпителия.

Практически у всех обследованных шахтеров были выявлены те или иные изменения дыхательных путей. Анализ наблюдений показал, что клиника хронических пылевых поражений дыхательных путей неоднородна: можно выделить следующие ее 4 варианта:

1. Хроническое пылевое поражение дыхательных путей с компенсированным (адаптированным) состоянием мукоцилиарной системы (0 степень).
2. Хроническое пылевое поражение дыхательных путей с нестабильным (адаптированно-транзиторным) состоянием мукоцилиарной системы (I степень).
3. Хроническое пылевое поражение дыхательных путей с нестабильным (транзиторным) и (или) стойким состоянием мукоцилиарной системы (II степень).
4. Хроническое пылевое поражение дыхательных путей с декомпенсированным (стойким) нарушением состояния мукоцилиарной системы (III степень).

К 1-му варианту отнесены состояния, при которых обычными клиническими методами не представлялось возможным выявить какие-либо отклонения со стороны как верхних, так и нижних дыхательных путей от общепринятой нормы. Группа сравнения была представлена больными именно с таким вариантом латентного протекания заболевания. В трех следующих вариантах отмечалась явная, вполне очерченная клиническая симптоматика. Степень поражения и преимущественная локализация процесса варьировали. Так, для 2-го варианта была характерна обширная распространенность, захватившая все отделы дыхательных путей. К 3-му варианту относились наблюдения, при которых па фоне общего разлитого процесса происходило дальнейшее прогрессировать поражения нижних дыхательных путей. При 4-м варианте отмечалось еще более значительное, чем в предыдущем варианте, вовлечение в патологический процесс нижних дыхательных путей при выраженных изменениях и со стороны полости носа.

Эти особенности клиники положены в основу разработанной учеными классификации степени поражения дыхательных путей при хроническом пылевом воздействии у шахтеров-угольщиков, которая включает те же самые градации по степеням.

У шахтеров со 2, 3, 4-м вариантами клинического течения был диагностирован хронический пылевой бронхит.

Критериями для определения типа нарушения работы мукоцилиарной системы служили: морфологические, морфометрические и гистохимические исследования слизистой оболочки полости носа, цитограммы носового секрета и мокроты, уровень лизоцима, иммуноглобулинов в носовом секрете и мокроте, скорость мукоцилиарного транспорта, проходимость носа для дыхания, калориферная функция носа, максимальная скорость выдоха. Наиболее информативными оказались цитограммы носового секрета и мокроты, в достаточной степени отражающие тканевые реакции, позволяющие детерминировать типы воспалительного процесса в дыхательных путях. В сопоставлении с другими показателями, такими, как протеиназно-ингибиторный потенциал мокроты, скорость мукоцилиарного транспорта, калориферная функция полости носа, они могут служить дифференциально-диагностическими и прогностическими критериями пылевого поражения.

При распределении обследуемых шахтеров по возрастным группам оказалось, что среди них молодых людей (в возрасте до 30 лет) было всего 6,8%, что соответствует представлению о пылевом бронхите как о заболевании, развитие и течение которого зависят от длительности пылевого воздействия.

Учитывая стадийность в развитии патологии дыхательных путей и значение полости носа как защитно-приспособительного механизма, важным является раннее выявление и лечение профессиональных заболеваний носа, околоносовых пазух. Это способствует предупреждению развития нарушений в бронхо-легочном аппарате. Хроническое пылевое поражение представляет собой процесс, пусковым моментом в развитии которого является длительное воздействие угольной пыли на мукоцилиарную систему. Об этом свидетельствует однотипность, частота выявленных изменений в полости носа и зависимость степени их выраженности от стажа работы в пылевых условиях.

Развитие пылевого поражения сопровождается стереотипными структурными реакциями слизистой оболочки полости носа, которые могут быть оценены количественно и функционально.

У шахтеров со стажем работы в «пылевых» условиях до 5 лет эпителии слизистой оболочки полости носа практически не изменяет своей структуры. В ряде случаев имеется пролиферация росткового слоя с гиперхромией ядер, увеличение количества бокаловидных клеток.

Изучение активности окислительно-восстановительных ферментов в слизистой оболочке полости носа у больных со стажем работы до 5 лет позволило выявить признаки перестройки тканевого метаболизма, более выраженные при пылевом бронхите. Ведущим механизмом энергообразования является гликолиз, преимущественно анаэробный. Вторым по значимости источником энергии является цикл Кребса. Активность ключевых ферментов цикла трикарбоновых кислот сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и малатдегидрогеназы (МДГ) снижена по сравнению с уровнем ее в контроле. Однако примерно равный уровень СДГ и МДГ свидетельствует о хорошем внутреннем сопряжении цикла Кребса, а аналогичная активность альфа-глюкозофосфатдегидрогеназы (альфа-ГФДГ) обеспечивает его надежную взаимосвязь с системой дитехромов и флавопротеидов. Перечисленные особенности обеспечивают достаточную эффективность работы митохондриальных энергетических станций. Процессы катаболизма белка (ГДГ) несколько превалируют над его синтезом, что проявляется дистрофическими изменениями эпителиальных клеток.

При стаже работы до 5 лет изменения мукоцилиарной системы чаще носят защитно-приспособительный характер. Выраженность адаптационных реакций отмечается со стороны практически всех структурных единиц слизистой оболочки полости носа. Наиболее мобильным оказывается число бокаловидных клеток, удельный объем которых в этот период достигает максимума. «Защитная» гиперсекреция ведет к нарушению физиологической регенерации, способствует уменьшению числа реснитчатых клеток, нарушает их ультраструктуру за счет реабсорбции жидкой фазы секрета, приводит к сдавлению росткового слоя эпителия.

При увеличении стажа работы (6-10 лет) структура псевдомногослойного реснитчатого эпителия на значительном протяжении сохраняется. Цитоплазма эпителиальных клеток эозинофильная, гомогенная. Ядра во всех клетках гипохромны, реснички склеены. Бокаловидные клетки в состоянии умеренной секреции. О частично сохраненной способности эпителия к пластическим процессам свидетельствуют проведенные гистохимические исследования: стабильность содержания дезоксирибонуклеопротеидов и рибонуклеопротеидов. На значительном протяжении наряду с участками сохранившегося эпителия, появляются отдельные участки с атрофией его и обнаженным ростковым слоем. Среди пролиферирующего эпителия нередко встречаются участки некроза.

Островки покровного эпителия, формирующие псевдослизистые комплексы, сохраняют функцию слизеобразования и создают картину полипозно-кистозных изменений.

Сосуды слизистой оболочки полости носа играют важную роль в регуляции влажности и температуры воздуха, направляющегося в легкие. Функционирование своеобразного кондиционера зависит от кровенаполнения сосудов и кавернозных тел слизистой оболочки носа.

О степени изменения сосудистого русла слизистой оболочки полости носа ученые судили по данным гистологического и морфометрического исследований. У шахтеров со стажем работы до 5 лет сосудистая реакция в слизистой оболочке носа наиболее выражена. Большинство сосудов синусоидного типа резко расширено, переполнено эритроцитами. Вокруг отдельных сосудов наблюдаются очаговые кровоизлияния. В стенках сосудов и прилегающих коллагеновых волокнах отмечается плазморрагия.

Полнокровие сосудистых образований клинически проявляется повышением температуры слизистой оболочки полости носа. В области нижних носовых раковин и носовой перегородки справа она составила 34,4°С и 32,8°С, слева — соответственно 34,2°С и 32,2°С.

У шахтеров с 10-летним стажем работы просвет сосудов синусоидного типа в слизистой оболочке полости носа уменьшается, очи частично запустевают, в стенках сосудов наблюдается склероз и гиалиноз.

Запустевание сосудов слизистой оболочки коррелирует со снижением ее температуры. Так, в области нижней носовой раковины и носовой перегородки справа она составила 33,6°С и 31,8°С, слева - соответственно 33,6°С и 31,8°С.

Функция мукоцилиарной системы полости носа структурно обеспечивается реснитчатым эпителием, в связи с чем нарушение состояния последнего сопровождается снижением механизмов самоочищения бронхов и легких и в значительной степени определяет прогноз заболеваний дыхательной системы.

При исследовании функционального состояния мукоцилиарного аппарата с помощью сахаринового теста (мукоцилиарное транзиторное время) выявлены достоверные изменения показателя у шахтеров с хроническим бронхитом и стажем работы 5, 10 и более лет, по сравнению с величиной у лиц группы сравнения, что составило соответственно: стаж до 5 лет — 22 минуты, стаж до 10 лет — 28 минут.

Ультраструктурный анализ биоптатов слизистой оболочки полости носа позволяет выявить некоторые внутриклеточные изменения при развитии пылевого поражения. У шахтеров со стажем работы до 5 лет отмечается и некоторое нарушение ультраструктуры реснитчатых клеток. Кроме обычных ресничек на поверхности клеток обнаруживаются видоизмененные микроворсинки длиной до 1-1,5 мкм и толщиной до 1 мкм. Часть клеток вообще утратила реснички. У основания ресничек в некоторых клетках увеличивалось количество мелкогранулярного, тонкого нитевидного материала — микровакуолей. Бокаловидные клетки заполнены секреторными гранулами, нередко сливающимися между собой. При исследовании в сканирующем микроскопе бокаловидные клетки за счет куполообразного растяжения цитоплазмы слизью возвышаются над уровнем реснитчатых клеток.

Базальная мембрана эпителия представлена топкой (1-2 мкм) пластинкой с многочисленными возвышениями, углублениями и перфоративными отверстиями. Субэпителиальная соединительная ткань разрыхлена, в некоторых местах имеется плотное переплетение волокон, объединенных базальной мембраной. Клеточная инфильтрация выражена незначительно и представлена, в основном, лимфоцитами, юными и зрелыми плазматическими клетками, являющимися морфологическим эквивалентом гуморального компонента иммунной реакции.

При увеличении стажа работы отмечались преобладание в слизистой оболочке полости носа лимфогистиоцитарных инфильтратов, формирование в подслизистом слое лимфоидных фолликулов, скопление плазматических клеток, богатых рибонуклеопротеидами.

При морфологическом исследовании слизистой оболочки полости носа у шахтеров с большим стажем работы выявлены некоторые особенности развивающегося процесса. Эпителиальная выстилка слизистой оболочки полости носа у обследованных отличалась небольшой высотой, обнаружены уменьшение рядности, обнажение росткового слоя, наличие зон, лишенных бокаловидных клеток, некроз и отторжение участков эпителия, выраженный склероз подслизистого слоя. Поверхность эпителия нередко покрыта серозно-фибринозной пленкой, содержащей незначительное количество PAS-положительного субстрата.

При исследовании реснитчатого эпителия в растровом электронном микроскопе на поверхности эпителиальных клеток выявлялись беспорядочно расположенные короткие микроворсинки и разновеликие реснички, и части клеток отмечалось уменьшение их количества. Количество бокаловидных клеток снижалось.

У всех горнорабочих этой группы наряду с воспалительными и дистрофическими изменениями эпителиальной выстилки отмечались грубые нарушения метаболизма клеток эпителия. Главная отличительная черта тканевого метаболизма у шахтеров со стажем работы до 15 лет — резкое снижение его общего уровня и интенсивности, что подтверждается содержанием НАД- и НАДФ-диафораз. Отмечается также резко выраженная тканевая гипоксия — активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) на 100% обеспечена ее М-субъединицами. Следует отметить, что недостаток энергии для клеточных синтетических, пластических процессов не компенсируется даже работой пептозофосфатпого шунта, активность ключевого фермента которого — Г-6-ФДГ — заметно снижена. Низкая и неравномерная активность окислительно-восстановительных ферментов выявляется в эпителии, выстилающем слизистые и серозные железы собственного слоя слизистой оболочки полости носа. Таким образом, активность окислительно-восстановительных ферментов в эпителии слизистой оболочки носа у этой группы горнорабочих отражает низкий уровень его жизнедеятельности, истощение резервных структурно-функциональных возможностей.

Российские ученые на основании большого числа клинических наблюдений установили увеличение частоты и выраженности метаплазии реснитчатого эпителия бронхов в группе шахтеров с пылевым бронхитом. Они считают метаплазию и атрофию важным морфологическим критерием необратимости патологического процесса в слизистой оболочке воздухоносных путей.

Таким образом, в формировании воспалительных заболеваний носа и околоносовых пазух решающая роль принадлежит нарушениям мукоцилиарной системы.

В этой связи, чтобы получить адекватную оценку состояния мукоцилиарной системы при хронических заболеваниях носа и околоносовых пазух, патологии верхних дыхательных путей и легких, изучение ее компонентов должно проводиться с использованием достаточно широкого подбора методов исследования, таких, как цитохимия, гистоэнзимология, электронная микроскопия, морфометрия, хронометрия. Такой подход является рациональным, ведь разнообразие способов исследования должно соответствовать сложности исследуемого объекта, а в лучшем случае — превышать ее на несколько порядков. А поскольку мукоцилиарная система – объект очень сложный, то и исследовать ее надо очень тщательно.

Дополнительно статьи на данную тему:

Мукоцилиарный клиренс, мукоцилиарная система

Воспалительные заболевания носа