Способ диагностики поствоспалительного фиброза дыхательных путей при рецидивирующем стенозирующем ларинготрахеите (крупе) и рецидивирующем обструктивном бронхите у детей

 

Изобретение относится к медицине (педиатрии), а именно патологии клеточного иммунитета, и касается диагностики хронических воспалительных заболеваний дыхательных путей. Способ заключается в том, что скарифицированный участок кожи покрывают стеклом, получают отпечаток клеточного экссудата, высушивают, фиксируют, окрашивают по Романовскому, микроскопируют, и при значительном накоплении волокон с видимой продукцией фибробластами коллагена в виде массивных пучков во всех полях зрения, снижении хемотаксиса макрофагов до 8,5±2,2% клеток с признаками их структурной и ферментативной деградации, накоплении нейтрофилов на фоне повышения уровня IgE и снижения показателей α- и γ-интерферона диагносцируют рецидивирующий круп с исходом в поствоспалительный фиброз дыхательных путей; при слабом или умеренном накоплении грубых коллагеновых волокон, нейтрофилов, фибробластов, структурно-функциональной деградации и снижении хемотаксиса макрофагов, в среднем, до 22,4±1,44% на фоне нормальных показателей IgE, α- и γ-интерферона диагносцируют рецидивирующий обструктивный бронхит с исходом в поствоспалительный фиброз дыхательных путей. Технический результат: способ позволяет оценить степень фиброзирования зоны асептической воспалительной реакции. 6 ил.

Область применения Способ относится к медицине (педиатрии), патологии клеточного иммунитета, к диагностике хронических воспалительных заболеваний верхних и нижних дыхательных путей у детей гистохимическим методом, позволяющим установить тяжесть процесса и контролировать его динамику на фоне лечения.

Уровень техники Характеристика аналога Известен способ функциональной диагностики патологии органов дыхания, позволяющий исследовать функцию внешнего дыхания - газообмен (совокупность процессов обмена газов между организмом ребенка и окружающей средой). С этой целью проводят вычисление ряда дыхательных показателей: дыхательный или вентиляционный эквивалент Антони и Книппинга; коэффициент использования кислорода (КИК) Гербста; жизненную емкость легких (ЖЕЛ); минутный объем дыхания (МОД) и др., которые в случае патологии органов дыхания, регистрируют ухудшение условий газообмена в легких, снижение эластичности воздухоносных путей и легочной ткани (при фиброзе) и ограничение подвижности легких.

Указанные дыхательные показатели функции внешнего дыхания определяются открытым методом Дугласа и Холдена и закрытым методом - спирографией. Однако данные методы можно использовать только у детей старше 4 лет.

У детей раннего возраста используется пневмография - метод определения дыхательных движений грудной клетки, с помощью которого пьезодатчики преобразуют механические движения грудной клетки в электрический ток, регистрирующиеся в виде пневмограммы с помощью осциллографа.

Критика аналога.

При любом способе исследования функции внешнего дыхания (открытом или закрытом) проведение исследования проводится только при условиях предварительного ознакомления ребенка с обстановкой, приемами исследования и тренировочного дыхания в мешок Дугласа или в спирограф.

Достоверными считаются только те результаты, которые получены в случаях, когда подключение системы не изменяет естественного характера дыхания. Кроме того, для проведения исследований необходима специально оборудованная лаборатория, а помещение ее должно быть приспособлено для работы с открытой ртутью. Недостатком метода пневмографии является необходимость проведения исследований газообмена только при спокойном состоянии ребенка раннего возраста, что не всегда возможно.

Библиография аналога: 1) И.С. Ширяева. Функциональная диагностика заболеваний органов дыхания. - Справочник педиатра. М., "Медицина", 1975, с.469-475.

2) Каменецкая Э.А. Справочник по функциональной диагностике в педиатрии. Москва, "Медицина", 1979.

3) Справочник по функциональной диагностике в педиатрии. Под ред. Ю.Е. Вельтищева, Н.С.Кисляк. Москва, "Медицина", 1979.

4) Баранов А.А. с соавт. Диагностические программы при различных заболеваниях и физиологические нормы детского организма. Иваново, 1997, с.71-75.

Прототип.

Известен способ пространственной линейной фильтрации (ПЛФ) в компьютеризированной рентгенодиагностике патологии органов дыхания. В основе его лежит цифровой метод регистрации и обработки рентгеновских изображений. Сущность его заключается в том, что рентгеновское изображение в процессе компьютерной обработки подвергается трансформации и анализируется с помощью единой группы цифровых методов анализа изображений и сигналов, что оказывается очень эффективным при исследовании различной патологии органов дыхания. В частности, ПЛФ позволяет качественно улучшить изображение, получить много дополнительной информации в интерпретации воспалительных и поствоспалительных макроструктур легких, заложенной в рентгенограмме, что в традиционной рентгенодиагностике не воспринимается глазом исследователя. Методы ПЛФ делают качественной и информативной рентгенограмму посредством применения фильтров, устраняющих "шумы"; стандартизировать и сравнивать технически и оптически разные рентгенограммы; "выравнивать" оптические плотности объемных образований в легких; диагностировать ранние симптомы обострения процесса, а также уточнять структуру стенок полостных образований и пр.

Критика прототипа.

К недостаткам указанного способа диагностики следует отнести небезопасную для организма ребенка лучевую нагрузку, ограничивающую наблюдение за больным в динамике лечения. Кроме того, подобное исследование не всегда возможно провести у ребенка и, зачастую не доступно.

Библиография прототипа: 1) Стерликов С.А., Пучков К.Г., Воронецкий С.В. Перспективы применения для рентгенологического обследования детей раннего возраста цифрового флюорографа (пульмографа). Материалы 4 съезда научно-медицинской ассоциации фтизиатров., Йошкар-Ола, 1998, с.148.

2) Погодаева Н.П., Троицкая Н.Б. Применение методов цифровой обработки при болезнях органов дыхания у детей. Материалы Всероссийской научно-практической конференции "Новые технологии в терапии и профилактике инфекционных заболеваний у детей", СПб, 21-23.11.2000 г., с.46.

Сущность изобретения.

Основной задачей заявленного способа является оценка поствоспалительного фиброза дыхательных путей при рецидивирующем стенозирующем ларинготрахеите (крупе) и рецидивирующем обструктивном бронхите (РОБ) у детей, а также динамическая оценка эффективности проводимой терапии при данной патологии.

Дополнительной целью является безопасность заявленного способа для жизни ребенка, в котором используется кожная скарификационная проба с малой травматизацией организма ребенка.

В настоящее время доказано, что рецидивирующий круп и рецидивирующий обструктивный бронхит являются результатом частых острых респираторных инфекций с развитием хронически текущей воспалительной реакции в слизистых верхнего и нижнего отделов респираторного тракта, сопряженных с гиперчувствительностью замедленного типа (ГЗТ) или смешанными формами гиперэргии (Гавалов С. М. , 1999; Карасева Е.И., 1998; Савенкова М.С. с соавт., 1998; Петрук Н.И. с соавт., 1999).

Известно, что барьерная функция слизистых оболочек респираторного тракта обеспечивается, в первую очередь, факторами местного иммунитета слизистой верхних дыхательных путей, начиная с их поверхности и продолжаясь к более глубоким слоям. При этом выделяют неспецифический барьер - мукоцилиарную систему воздухоносных путей, содержащую антимикробные факторы: лизоцим, лактоферрин, интерферон, секреторные иммуноглобулины, колонии условно-патогенных микроорганизмов - антагонистов патогенных микробов и специфическую иммунную защиту: фагоцитирующую систему - тканевые макрофаги, нейтрофилы, а также субпопуляции Т-лимфоцитов и В-лимфоциты. В защите дыхательных путей от повреждения первостепенное значение имеет система мононуклеарных фагоцитов (СМФ) и ее тканевые макрофаги: резидентные макрофаги воздухоносных верхних путей, бронхов, интерстиция легких и альвеол. Барьерно-защитная функция макрофагов обеспечивается их способностью моментально поглощать и обезвреживать чужеродный материал, попадающий с вдыхаемым воздухом. В этом процессе важную роль играют лизосомальные ферменты макрофагов - гидролазы, протеазы (качественным маркером которых в этих клетках является неспецифическая эстераза).

Недостаточность факторов неспецифической и специфической иммунной защиты воздухоносных путей способствуют инвазии патогенов в последние с развитием воспалительного процесса - сложной цепи последовательных стереотипных сосудисто-тканевых реакций на действие триггера (патогена), вызвавшего повреждение. При этом выделяются медиаторы воспаления тучными клетками (гистамин и др.), привлекающие в очаг моноциты-макрофаги, нейтрофилы, лимфоциты, эозинофилы (Пигаревский В. Е. , 1983; Серов В.В., 1983; Струков А.И. с соавт., 1984). В последнем формируется воспалительная инфильтрация с зарождающейся программой фиброза, которая закономерно обусловлена тем, что активированные нейтрофилы и макрофаги, выделяя в очаге воспаления фибронектин, ИЛ-1, органоспецифические факторы роста фибробластов, активируют пролиферативную, миграционную и коллагенсинтетическую функции фибробластов, привлекая их в зону воспаления. В то же время в зоне воспалительной мононуклеарной инфильтрации параллельно протекают процессы фиброгенеза и фиброклазии (разрушения) коллагенсодержащих структур. Активно функционирующие макрофаги, синтезируя коллагеназу, расщепляют часть коллагена на его пептидные фрагменты, вмешиваясь, тем самым, в ход его синтеза фибробластами. Пептидные фрагменты коллагена притягивают, в свою очередь, новые порции макрофагов.

В ситуации снижения активности коллагеназы макрофагов или избытка ее ингибиторов индуцируется неадекватное разрастание соединительной ткани. Если в очаг воспаления не поступают функционально активные макрофаги, то старые их формы утрачивают способность секретировать коллагеназу, создавая предпосылки для фиброзирования зоны воспаления и формирования органосклероза (Маянский Д.Н., 1991).

В экстремальных ситуациях, когда макрофаги воздухоносных путей с центром их репродукции в костном мозге, в целом, впадают в состояние депрессии (генетически обусловленной или под действием вирусов, бактерий и др. патогенов), возникает ситуация стойкого инфицирования с развитием хронического воспаления. При любом варианте хронического воспаления (экссудативно-деструктивном воспалении - ЭДВ или мононуклеарно-инфильтративном - МИВ) макрофаги; являясь центральной фигурой такового, на фоне снижения собственно фагоцитарной активности, обеспечивают длительную персистенцию патогенов и фиброзное преобразование его зоны. Помимо индукции фиброгенеза в очаге хронического воспаления воздухоносных путей, эффекторные реакции макрофагов, нейтрофилов и лимфоцитов обеспечивают накопление "эдемогенов" (ФАТ, лейкотриенов, факторов комплемента), которые способствуют формированию мощного отека слизистых дыхательных путей, являющегося патогенетической основой развития стеноза гортани или обструкции нижних дыхательных путей у детей, предрасположенных к избыточной продукции IgE и, соответственно, атопии (Гавалов С.М., 1999; Петрук Н.И. с соавт., 1999; Тюрин Н.А. с соавт., 1999).

С помощью модели стереотипной асептической воспалительной реакции (АВР) возможно "заглянуть" в ее очаг: проследить за характером течения воспаления - острого или хронического, а от последнего к фиброзу; исследовать состав клеточного экссудата и функциональное состояние его клеток. Классической клинической моделью стереотипной АВР является тест "кожного окна" по Rebuck J. W. , Crowley J.A., (1955), с помощью которого возможна системная оценка характера течения воспалительной реакции, степени ее фиброзирования и прогноза заболевания у пациента.

В качестве альтернативы небезопасному рентгенологическому методу диагностики поствоспалительного фиброза органов дыхания в заявленном способе предложен иммунологический критерий оценки степени фиброза верхних и нижних дыхательных путей, в основе которого предложена оценка течения АВР у детей с рецидивирующим крупом и рецидивирующим обструктивным бронхитом и сравнение ее результатов с данными ПЛФ у детей с указанной патологией.

Решение этой задачи достигается тем, что проводится поверхностная скарификация кожи на передней поверхности предплечья в верхней трети, предварительно обработанной этиловым спиртом.

Скарификатором снимается участок эпидермиса, размером 0,5•0,5 см без повреждения дермы и ее капилляров. Ранку покрывают стерильным стеклом, которое фиксируется лейкопластырем и экспонируют его в течение 24 часов. Полученный отпечаток экссудата АВР на стекле высушивают и фиксируют 96^o этанолом, затем окрашивают по Романовскому, высушивают и микроскопируют с иммерсией в световом микроскопе (об. 90) с иммерсией.

Помимо микроскопии с целью оценки процесса фиброзирования зоны АВР, данным методом оценивают миграционную и фагоцитарную активность макрофагов; ферментативную (секреторную) активность этих клеток оценивают гистохимическим методом по показателям неспецифической эстеразы в лизосомах или эктофермента их мембран - 5-нуклеотидазы.

В процессе микроскопии отпечатка АВР оценивается морфология, целостность и стадия созревания клеток СМФ - моноцитов- макрофагов, накопление нейтрофилов, лимфоцитов и фибробластов (фиг.1). Степень фиброзирования зоны АВР оценивается по объему продукции коллагена фибробластами в баллах: "0" - отсутствие во всех полях АВР волокнистых структур (фиг.1); "1" - слабое накопление нежных коллагеновых волокон в виде единичных структур в редких полях зрения (фиг. 2); "2"- умеренное накопление коллагена в виде разрозненных волокон во всех полях зрения и "3" - выраженное, значительное накопление волокон с видимой продукцией фибробластами коллагена в виде массивных пучков во всех полях зрения при значительном скоплении экссудата и грубой структурной деградации макрофагальных элементов или их полном отсутствии в зоне АВР (фиг.3).

Данным способом обследовано 85 детей в возрасте от 1 года до 10 лет. Из них рецидивирующий круп был у 25, рецидивирующий обструктивный бронхит - у 40 и у 20 часто болеющих детей (ЧБД) были частые ОРЗ.

У 30 больных (10 с рецидивирующим крупом, 10 - с рецидивирующим обструктивным бронхитом и у 10 ЧБД) результаты оценки АВР сопоставлялись с описанием рентгенограмм органов грудной клетки методом пространственной линейной фильтрации (ПЛФ).

Результаты проведенных исследований у больных с рецидивирующим крупом свидетельствовали о наиболее глубоком угнетении миграционной, ферментативной и фагоцитарной активности макрофагальных клеток, что выражалось в достоверном снижении их хемотаксиса во 2 фазе АВР до 8,5±2,2%, р<0,001 (при норме - 75±1,1%), с признаками структурной деградации клеток; при этом эстеразная активность выявлялась, в среднем, лишь в 4±1,9 макрофагальных клетках, р<0,001, (фиг. 5), при норме 16±1,6 макрофагов с активностью эстеразы (фиг. 4). При этом у всех больных регистрировалась значительная продукция коллагена в виде скопления пучков волокон во всех полях зрения на фоне значительного накопления фибробластов и нейтрофилов (фиг.3).

Функциональные нарушения в системе мононуклеарных фагоцитов у больных рецидивирующим крупом коррелировали с повышением уровня IgE, в среднем, до 325 МЕ/мл (при норме до 130 МЕ/мл), достоверным снижением СД3, СД4 -и СД8 (индекс СД4/СД8 составил у этих больных 1,5±0,02, при норме - 2,2); снижением показателей α- и γ-интерферона (до 280 ед/мл и 18-23 ед/мл, соответственно (при норме 320-640 ед/мл и 32-64 ед/мл. соответственно) и нарастанием количества клеток, готовых к апоптозу (СД95) до 48,9±3,5% (при норме до 10%), что в совокупности указанных характеристик свидетельствовало о системном характере нарушений эффекторных реакций в клеточном и гуморальном звеньях иммунитета с признаками атопии, являющихся основой развития хронического аллергического воспаления с исходом в поствоспалительный фиброз дыхательных путей у детей с рецидивирующим крупом.

Иммунологическим признакам формирующегося поствоспалительного фиброза верхних и нижних дыхательных путей у детей с рецидивирующим крупом соответствовала рентгенологическая картина патологических изменений в легких в виде множественных парных полосок перибронхиальных инфильтратов, обогащения легочного рисунка в латеральных и медиальных отделах, подчеркнутости межсегментарной и междолевой плевры, что свидетельствовало о перибронхиальных инфильтративных изменениях, соответствующих картине бронхита, выявленных в периоде вне рецидива болезни (фиг.6).

У больных рецидивирующим обструктивным бронхитом выявлялись аналогичные иммунные нарушения, не настолько глубокие, но все же свидетельствующие об угнетении функционального состояния клеток СМФ. Так, хемотаксис макрофагов у них снижался, в среднем, до 22,4±1,44 %, р<0,001; эстеразная активность выявлялась, в среднем, в 11,2±2,5 клетках, а в зоне АВР выявлялось слабое или умеренное накопление грубых волокнистых структур на фоне структурно-функциональной деградации макрофагов и преобладания в зоне АВР нейтрофилов и фибробластов (фиг. 2). Уровень IgE соответствовал верхней границе нормы, а показатели интерферонового статуса соответствовали норме.

Фиброгенной направленности стереотипной воспалительной реакции в коже у 50% детей с РОБ рентгенологически соответствовали признаки бронхита в безрецидивном периоде болезни. У остальных больных патология в легких не выявлялась.

Среди часто болеющих детей выявлялось достоверное снижение только миграционной активности макрофагов, в среднем, до 20,42±0,92%, при недостоверной тенденции к снижению эстеразной активности, в среднем, до 14,3±4,1 клеток с активностью фермента. В зоне АВР лишь у части детей выявлялось слабое накопление нежных волокнистых структур, а у остальных фиброгенной направленности АВР не выявлено.

Уровень клеток, готовых к апоптозу, повышался до 41,8±4,37%, а показатели IgE и интерферонового статуса не превышали нормальных величин. При исследовании рентгенограмм у этих детей патологических изменений в легочной ткани не выявлено.

Таким образом, представленные результаты исследования характера течения стереотипной АВР, функционального состояния тканевых макрофагов, апоптоза мононуклеарных клеток, уровня IgE и интерферонового статуса в сопоставлении с рентгенодиагностической картиной ПЛФ легких у детей с рецидивирующим крупом и рецидивирующим обструктивным бронхитом, свидетельствуют о фиброгенной направленности хронического воспалительного процесса с явлениями гиперэргии в дыхательных путях, что позволяет интерпретировать полученные данные о фиброзировании зоны АВР в качестве "окна" в иммунопатологический процесс в респираторном тракте и использовать их в качестве иммунологического критерия диагностики поствоспалительного фиброза дыхательных путей при рецидивирующем ларинготрахеобронхите и рецидивирующем обструктивном бронхите у детей.

Библиография: 1. Гавалов С. М. Гиперреактивность бронхов как один из ведущих патофизиологических механизмов в возникновении "рецидивов" бронхолегочных заболеваний у детей, перенесших пневмонию или ОРВИ. - Детский доктор, 1999, 4, с. 19-23.

2. Карасева Е.И. Синдром крупа у детей (вопросы патогенеза и тактика терапии). Автореф. дисс. канд мед. наук, Москва, 1998.

3. Маянский Д.Н. Хроническое воспаление. Новосибирск, 1991.

4. Петрук Н.И. с соавт. Состояние иммунной системы у детей раннего возраста с рецидивирующими заболеваниями органов дыхания. - Вестник РУДН, 1999, 2, с. 67-72.

5. Пигаревский В.Е. Полиморфноядерные лейкоциты и макрофаги в реакциях воспаления и гиперчувствительности. - Архив патологии, 1983, 11, с. 14-22.

6. М.С.Савенкова с соавт. Рецидивирующий круп (клиника, патогенез, перспективы лечения).- Российский педиатрический журнал, 1998, 5, с. 14-19.

7. Студеникин М.Я. с соавт. Клиника, диагностика, лечение и профилактика острых и рецидивирующих стенозов верхних дыхательных путей у детей. - Пермь, 1991.

8. Серов В. В. Воспаление, иммунитет, гиперчувствительность. - Архив патологии, 1983, 11, с. 3-14.

9. Струков А.И. с соавт. Морфология, патогенез, классификация интерстициальных заболеваний легких. - Архив патологии, 1984, 7, с. 3-15.

10. Тюрин Н.А. с соавт. - Роль внутриклеточных микроорганизмов в этиопатогенезе бронхоспазма у детей раннего возраста. В кн.: Болезни органов дыхания у детей: диагностика, лечение, профилактика. М., 1999, с. 48.

11. Террито М. С. Исследование функций макрофагов в клинике. Последние достижения в клинической иммунологии. - Москва, 1983, с. 390-414.

12. Rebuck J.W, Crouley J.A. - Leukocytic functions in vivo. - Ann. N.Y. Acad. Sci., 1955, p. 757-794.

Формула изобретения

Способ диагностики поствоспалительного фиброза дыхательных путей при рецидивирующем стенозирующем ларинготрахеите (крупе) и рецидивирующем обструктивном бронхите у детей путем исследования степени фиброза, отличающийся тем, что скарифицированный участок кожи покрывают стеклом, получают отпечаток клеточного экссудата, высушивают, фиксируют, окрашивают по Романовскому, микроскопируют, подсчитывают количество макрофагов с учетом их эстеразной активности и структурной целостности, накопление нейтрофилов, фибробластов, оценивают в баллах степень накопления коллагеновых волокон и при значительном накоплении волокон с видимой продукцией фибробластами коллагена в виде массивных пучков во всех полях зрения, снижении хемотаксиса макрофагов до 8,5±2,2% клеток с признаками их структурной и ферментативной деградации, накоплении нейтрофилов на фоне повышения уровня IgE и снижения показателей α- и γ-интерферона диагносцируют рецидивирующий круп с исходом в поствоспалительный фиброз дыхательных путей; при слабом или умеренном накоплении грубых коллагеновых волокон, нейтрофилов, фибробластов, структурно-функциональной деградации и снижении хемотаксиса макрофагов, в среднем, до 22,4±1,44% на фоне нормальных показателей IgE, α- и γ-интерферона диагносцируют рецидивирующий обструктивный бронхит с исходом в поствоспалительный фиброз дыхательных путей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10