CC BY
46
КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
УДК 616-053.2
КЛИНИКО-МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАХ РИНИТОВ И БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЕ
Т.Г. Бархина1, М.Ю. Гущин1, С.А. Гусниев1, С.А. Польнер2, Е.Б. Юдина2
1ФГБНУ «Научно-исследовательский институт морфологии человека», г. Москва, Россия; 2ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России, г. Москва, Россия
e-mail: [email protected]
Цель. Установить морфофункциональные критерии изменений в дыхательных путях при различных формах ринитов с определением их роли в формировании бронхиальной астмы (БА). Материалы и методы. Были исследованы соскобы слизистой оболочки полости носа, бронхоальве-олярные смывы и биопсии пациентов с ринитами и БА методами световой, сканирующей (СЭМ) и трансмиссионной (ТЭМ) электронной микроскопии.
Результаты. При изучении светооптических и полутонких срезов верхних отделов дыхательных путей (ДП) выявлены наиболее чувствительные отделы слизистой оболочки нижней носовой раковины: в первую очередь страдают эпителиальные клетки, особенно реснитчатые (РК), в которых наблюдаются повреждения ресничек и апикальная часть эпителия. При всех формах ринитов с помощью световой микроскопии обнаруживаются аналогичные изменения как в эпителии, так и в собственной пластинке слизистой оболочки (СПСО), особенно в сосудах микроциркуля-торного русла (МЦР), которые реагируют на патологию полиморфными изменениями эндоте-лиальных клеток: от резкого истончения до их значительного утолщения. Встречается и чередование «светлых» и «темных» эндотелиоцитов, свидетельствующее о нестабильности сосудов МЦР и о серьезных изменениях в проницаемости клеточных мембран. При неаллергическом рините с эозинофильным синдромом обнаружены интраэпителиальные лимфоциты, плазмоциты, а в собственной пластинке слизистой оболочки - контакт макрофагов и фибробластов, большое количество тучных клеток. Во всех случаях наблюдения при аллергическом рините (АР) встречались интраэпителиальные тромбоциты, а лимфоциты и плазмоциты в эпителии при электронно-микроскопическом исследовании обнаруживались крайне редко. При полипозном риноси-нусите (ПРС) и вазомоторном рините (ВЗМР) интраэпителиальные клетки иммунного ряда встречаются также редко. При изучении же поверхности слизистой верхних отделов ДП при АР и БА отмечена тенденция к однотипным изменениям. В отдельных участках эпителия при АР наблюдалась мощная экструзия секрета бокаловидных клеток (БК), сопровождаемая скоплением муцина в поврежденных зонах.
Заключение. Во всех случаях наблюдения при АР чаще всего встречаются интраэпителиальные тромбоциты, а лимфоциты и плазмоциты в эпителии при электронно-микроскопическом исследовании наблюдаются крайне редко. При ПРС и ВЗМР интраэпителиальные клетки иммунного ряда встречаются также редко. При изучении же поверхности слизистой ДП при АР и БА отмечается тенденция к однотипным изменениям, что наряду с клиническими показателями подтверждает общую закономерность гиперреактивности этих отделов. В отдельных участках эпителия при АР наблюдается настолько мощная экструзия секрета БК, что гранулы муцина покрывают плотным слоем поврежденные зоны. Эти изменения в большей степени характерны для верхних отделов ДП.
Ключевые слова: риниты, бронхиальная астма, морфология.
Введение. Результаты эпидемиологических исследований по изучению распространенности бронхиальной астмы (БА) у различных категорий пациентов и заболеваний аллергического характера обобщены в ряде публикаций [1, 2]. Учитывая тенденцию ал-лергопатологии к омоложению, раннему ее дебюту и росту числа осложнений, исследование всех аспектов проблемы возникновения и формирования патологии дыхательных путей (ДП) вызывает у клиницистов и ученых все больший интерес.
В предыдущих публикациях нами было установлено, что клинические проявления БА в различных возрастных группах имеют как сходные, так и альтернативные проявления [3]. Была подчеркнута важная роль изучения мукоцилиарной недостаточности (МЦН) при заболеваниях респираторного тракта (при аллергических и неаллергических ринитах и БА). Установлено, что правильное понимание механизмов развития МЦН и индивидуальный подход к каждому пациенту могут позволить адекватно определять лечебную тактику и выбирать комплексную терапию, направленную на коррекцию МЦН Нами было показано, что функциональные и морфологические изменения эпителия возникают гораздо раньше, чем появляются клинические симптомы [3, 4].
Установлено, что при БА наблюдаются морфофункциональные сдвиги не только в клетках дыхательных путей, но и в органах других систем, а также в периферической крови. Учитывая первичность воздействия причинно-значимых аллергенов на эпителий верхних ДП и преимущественное изучение их в нижних ДП, мы предприняли попытку разграничить исследование этих воздействий. Это было необходимо, так как слизистая оболочка носа и прилегающие к ней структуры имеют существенные различия со слизистыми оболочками бронхов и бронхиол. Общность механизмов развития гиперреактивности (ГР) верхних и нижних ДП описана для пациентов разных возрастов при любых степенях тяжести заболевания и подтверждена клиническими и морфологическими методами изучения [5]. Нам было необходимо уточнить, в каких именно областях носа имеются
самые чувствительные локусы, чаще всего подвергающиеся аллергическим и другим воздействиям, приводящим к ринитам. Важно дать и характеристику аллергического повреждения, а также определить дифференциально-диагностические критерии при различных ринитах, фактически предшествующих БА.
Слизистая оболочка носа человека выполняет несколько важных функций: дыхательную, обонятельную, защитную и резона-торную. В связи с этими функциями и возрастает его значимость в первичности аллергической реакции [6, 7]. Именно поэтому повреждения при аллергической агрессии больше сказываются на этом отделе дыхательной системы, так как на его слизистую оболочку приходится наибольшее напряжение.
У больных аллергическим ринитом и БА и особенно при их сочетаниях тканевая назальная и бронхиальная гиперреактивность находятся в прямой зависимости от степени тяжести и длительности заболевания [5, 8-10]. Однако клеточные и субклеточные изменения при этом касаются разных популяций и имеют некоторые характерные особенности, что частично подтверждено в эксперименте. Именно поэтому данные исследования в этом направлении остаются актуальными.
Цель исследования. Анализ корреляции клинических, аллергологических и морфологических критериев повреждений ДП (верхних и нижних отделов) при разных формах ринитов (аллергическом (АР), неаллергическом рините с эозинофильным синдромом (НАРЭС), полипозном риносинусите (ПРС), вазомоторном рините (ВЗМР)) и БА и оценка полученных данных в экспериментальном моделировании.
Материалы и методы. Были исследованы соскобы слизистой оболочки из полости носа, бронхоальвеолярные смывы и биопсии у пациентов с ринитами и БА. Материал был исследован с помощью методов световой, сканирующей (СЭМ) и трансмиссионной (ТЭМ) электронной микроскопии. У ряда пациентов из периферической крови выделены суспензия лейкоцитов, изучены эритроциты и тромбоциты.
Результаты и обсуждение. При изучении светооптических и полутонких срезов верхних отделов ДП выявлены наиболее чувствительные отделы слизистой оболочки нижней носовой раковины. В первую очередь страдают эпителиальные клетки, особенно реснитчатые (РК), в которых повреждаются реснички и апикальная часть эпителия; несколько разноплановая картина наблюдается в бокаловидных клетках (БК), что в значительной степени связано со всей секреторной системой. Кстати говоря, от меры созревания муцина и его экструзии зависит и дальнейшее развитие заболевания. При всех формах ринитов с помощью световой микроскопии обнаруживаются аналогичные изменения как в эпителии, так и в собственной пластинке слизистой оболочки (СПСО), особенно в сосудах микроциркуляторного русла (МЦР), которые реагируют на патологию полиморфизмом изменений эндотелиальных клеток: от резкого истончения до их значительного утолщения. Встречается и чередование «светлых» и «темных» эндотелиоцитов, свидетельствующее о нестабильности сосудов МЦР и о серьезных изменениях в проницаемости клеточных мембран. Фактически дифференциально-диагностические критерии разных форм ринитов нами получены только при изучении образцов, полученных при электронной микроскопии. Самым показательным является наличие различных интраэпи-телиальных клеток.
При НАРЭС обнаружены интраэпители-альные лимфоциты, плазмоциты, а в СПСО -контакт макрофагов и фибробластов, большое количество тучных клеток. Во всех случаях наблюдения при АР чаще всего встречаются интраэпителиальные тромбоциты, а лимфоциты и плазмоциты в эпителии при электронно-микроскопическом исследовании встречались крайне редко. При ПРС и ВЗМР интраэпителиальные клетки иммунного ряда наблюдаются также редко. При изучении же поверхности слизистой ДП при АР и БА отмечается тенденция к однотипным изменениям, что наряду с клиническими показателями подтверждает общую закономерность гиперреактивности этих отделов. В отдельных участках эпителия при АР наблюдается настоль-
ко мощная экструзия секрета БК, что гранулы муцина покрывают плотным слоем поврежденные зоны. Эти изменения в большей степени характерны для верхних отделов ДП.
В то же время исследование повреждения эпителия слизистых оболочек носа и бронхов показывает аналогичные изменения РК, которые наблюдаются на всем протяжении дыхательного тракта с различной степенью выраженности. Это зависит в первую очередь от возраста больного и степени тяжести заболевания. В РК отмечены три основных ультраструктурных признака: деформация, пространственные нарушения направления ресничек; субмикроскопические признаки внутриклеточного отека; деструкция органелл, ответственных за белковый, ли-пидный, водно-солевой обмен. Эти признаки представлены в слизистой оболочке носа при любой степени тяжести ринита, а в бронхах -при средней и тяжелой степенях. У молодых пациентов превалируют секреторные процессы, которые мы расцениваем как компенсаторные функции, с возрастом на фоне сокращения компенсаторных возможностей организма изменения сдвигаются в сторону ослабления секреторных процессов наряду с уменьшением количества макрофагов и тучных клеток. БК подвергаются более значительным изменениям в верхних ДП с определенными характерными признаками в различных отделах носовой полости. Ультраструктурные изменения в БК отличаются значительной гетерогенностью: отечность, гипертрофия и гиперплазия БК; перерастянутость секреторными гранулами, нарушение целостности апикальных мембран; при ТЭМ отмечены гетерогенные по электронной плотности гранулы муцина, нарушения целостности апикальных мембран, значительные повреждения ядер, признаки готовности клеток к апоптозу. Выявлены признаки альтерации не только эпителиального слоя, но и клеточных элементов СПСО. Это явление особенно характерно при различных формах ринитов. Например, при ПРС в СПСО преобладают слизистые и серозные железы, отмечается наличие миофибробластов наряду с отеком и инфильтрацией эозинофилами, лимфоцитами и тучными клетками. Для ВЗМР ха-
рактерной морфологической чертой является наличие маленьких эрозий и псевдоэрозий как в эпителии, так и в субэпителиальной зоне и вблизи базальной мембраны. При АР, особенно в сочетании с БА, слизистая оболочка подвергается тотальному изменению: утолщение и расслоение базальной мембраны, увеличение количества макрофагов с измененной ультраструктурой, тучных клееток, эозинофилов, нейтрофилов и отдельных ба-зофилов, а также изменения в сосудах МЦР.
Утолщение и расслоение компонентов базальной мембраны и реакция клеток СПСО при БА являются характерными чертами с учетом комплексного изменения ряда клеточных популяций. В СПСО носа и бронхов выявляются сосуды МЦР со значительными изменениями во всех структурных компонентах, в просвете которых обнаруживаются агрегированные формы эритроцитов, тромбоцитов и гранулоцитов, непосредственно контактирующие с эндотелиальными клетками. Более того, у пациентов разного возраста при изучении с помощью СЭМ биоптатов слизистых оболочек ДП и элементов периферической крови наблюдаются сходные изменения агрегации форменных элементов. Весь комплекс изменений при ринитах и БА разных степеней тяжести ведет к серьёзным перестройкам в морфологии ДП в ответ на аллергическую агрессию, что приводит к наруше-
ниям в ДП и периферической крови, свидетельствуя о системности реакции.
При наличии сопутствующей патологии наблюдалась постоянная агрегация эритроцитов с преобладанием их патологических форм с отслойкой плазмалеммы. При тяжелом течении заболевания наблюдались «тени» эритроцитов с полным отделением их мембраны, что свидетельствует о повышенном гемолизе, усугубляющем уже имеющуюся гипоксию тканей, что в целом приводит к системной и дыхательной недостаточности и толерантности к проводимой противоастма-тической терапии.
Подобные изменения форменных элементов крови получены и при экспериментальном моделировании аутоиммунного процесса.
Заключение. Изучение с помощью разноплановых методов клинико-морфологичес-кого комплекса разных форм ринитов, в той или иной степени способствующих усилению патологии дыхательной системы, а также сочетания ринитов и бронхиальной астмы позволило расширить наши представления о сходстве и различии изменений не только в самих ДП, но и в прилегающих тканях. Следует также отметить, что не только АР, но и НАРЭС и другие формы ринитов могут вызывать изменения клеточно-гуморальных взаимодействий в слизистых оболочках дыхательных путей.
Литература
1. Богова А.В., Ильина Н.И., Лусс Л.В. Тенденции в изучении эпидемиологии аллергических заболеваний в России за последние 10 лет. Рос. аллергол. журн. 2008; 6: 3-13.
2. Чигаева Е.В., Сизякина Л.П., Сарычев А.М., Анисимова Л.А., Харитонова М.В. Распространенность аллергопатологии у пациентов с аутоиммунными заболеваниями. РАЖ. 2013; 2 (2): 311-312.
3. Бархина Т.Г., Утешева В.А., Гущин М.Ю., Юдина Е.Б., Хайруллин РМ. Эозинофилиты. Морфологические аспекты диагностики. Морфологические ведомости. 2015; 2: 7-14.
4. Бархина Т.Г., ГущинМ.Ю., Гуменюк С.А., Польнер С.А., Голованова В.Е. Морфофункциональные особенности мукоцилиарной системы дыхательных путей при аллергическом рините и бронхиальной астме. Вестник Тверского гос. ун-та. Сер. «Биология и экология». 2013; 29 (2): 29-40.
5. Польнер С.А. Роль иммунных и морфофункциональных нарушений в формировании и прогнозе аллергического ринита и бронхиальной астмы. Современные подходы к диагностике и терапии: дис. ... д-ра мед. наук. М.; 2008. 307.
6. ГущинИ.С. Патофизиология аллергии. Российская ринология. 2004; 1: 6-22.
7. Геренг Е.А., Суходоло И.В., Плешко Р.И. Ультраструктурные характеристики капилляров слизистой оболочки бронхов при различных клинических фенотипах тяжелой бронхиальной астмы. Бюллетень СО РАМН. 2010; 30 (6): 105-109.
8. Федосеев Г.Б., Трофимов В.И., Петрова М.А. Многоликая бронхиальная астма: диагностика, лечение и профилактика. СПб.: Нордмедиздат; 2011. 344.
9. Хаитов Р.М., Ильина Н.И. Аллергология и иммунология. Национальное руководство. Краткое издание. 640 с.
10. Ober C., Yao T.-C. The genetics of asthma and allergic disease: a 21st century perspective. Immunological Reviews. 2011; 242 (1): 10-30.
CLINICAL AND MORPHOLOGICAL CONDITION OF RESPIRATORY SYSTEM IN VARIOUS FORMS OF RHINITIS AND BRONCHIAL ASTHMA
T.G. Barkhina1, M.Yu. Gushchin1, S.A. Gusniev1, S.A. Polner2, E.B. Yudina2
1Institute of Immunology of Russia, Moscow, Russia; 2Research Institute of Human Morphology, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow, Russia
e-mail: [email protected]
Objective. The aim of the paper is to find out morphofunctional modification criteria in airways in various forms of rhinitis and to define their role in the pathogenesis of bronchial asthma (BA). Materials and Methods. Nasal mucosal scrapings, biopsy and bronchoalveolar lavage of patients with rhinitis and BA were examined. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) were used for this purpose.
Results. While studying the light-optical and semifine sections of the upper respiratory tract (RT) the most sensitive sections of the mucous membrane of the inferior turbinate were identified. The epithelial cells were the first to suffer, especially ciliated epithelium (CE) and apical membrane. In CE cilia were damaged. In all types of rhinitis light microscopy revealed similar changes both in the epithelium and lamina propria (LP), especially the microvasculature, which responded to the pathology with endothelial cells polymorphism. They either became thinner or thickened. There occurred the sequence of «light» and «dark» endothelial cells, indicating microvasculature instability and serious changes in the permeability of cell membranes. In non-allergic rhinitis with eosinophilic syndrome intraepithelial lymphocytes and plasma cells were detected. In the lamina propria contact of macrophages and fibroblasts and a large number of mast cells were observed. Intraepithelial platelets are often detected in allergic rhinitis (AR), while electron-microscopic examination revealed that lymphocytes and plasma cells in the epithelium were extremely rare. In polypous rhinosinusitis (PRS) and vasomotor rhinitis (VMR) intraepithelial cells of the immune series were also rare. The mucosal surface of the upper RT demonstrated similar changes in case of allergic rhinitis and BA. Significant extrusion of goblet cells secretion was observed in certain parts of epithelium. It was accompanied by accumulation of mucin in the affected areas. Conclusion. Intraepithelial platelets were often detected in allergic rhinitis (AR), while electron-microscopic examination revealed that lymphocytes and plasma cells in the epithelium were extremely rare. In polypous rhinosinusitis (PRS) and vasomotor rhinitis (VMR) intraepithelial cells of the immune series were also rare. The mucosal surface of the upper RT demonstrated similar changes in case of allergic rhinitis and BA. Along with clinical findings it confirmed the hyperactivity of these organs. Significant extrusion of goblet cells secretion was observed in certain parts of epithelium, so that the injured zones were covered with a thick layer of mucin. These changes were mainly typical for upper RT.
Keywords: rhinitis, bronchial asthma, morphology.
References
1. Bogova A.V., Il'ina N.I., Luss L.V. Tendentsii v izuchenii epidemiologii allergicheskikh zabolevaniy v Rossii za poslednie 10 let [Trends in studying of allergic disorders in Russia during the last 10 years]. Ros. allergol. zhurn. 2008; 6: 3-13 (in Russian).
2. Chigaeva E.V., Sizyakina L.P., Sarychev A.M., Anisimova L.A., Kharitonova M.V. Rasprostranennost' allergopatologii u patsientov s autoimmunnymi zabolevaniyami [Allergic abnormalities in patients with automotive disorders]. RAZh. 2013; 2 (2): 311-312 (in Russian).
3. Barkhina T.G., Utesheva V.A., Gushchin M.Yu., Yudina E.B., Khayrullin R.M. Eozinofility. Morfologicheskie aspekty diagnostiki [Morphological aspects of diagnostics of eosinophilities (review)]. Morfologicheskie vedomosti. 2015; 2: 7-14 (in Russian).
4. Barkhina T.G., Gushchin M.Yu., Gumenyuk S.A., Pol'ner S.A., Golovanova V.E. Morfofunktsio-nal'nye osobennosti mukotsiliarnoy sistemy dykhatel'nykh putey pri allergicheskom rinite i bronkhial'noy astme [Morphological and functional features of airway mucociliary system in allergic rhinitis and bronchial asthma]. Vestnik Tverskogo gos. un-ta. Ser. «Biologiya i ekologiya». 2013; 29 (2): 29-40 (in Russian).
5. Pol'ner S.A. Rol' immunnykh i morfofunktsional'nykh narusheniy v formirovanii i prognoze allergicheskogo rinita i bronkhial'noy astmy. Sovremennyepodkhody k diagnostike i terapii [The role of immune and morphofunctional disorders in development and prognosis of allergic rhinitis and bronchial asthma. Modern approaches to diagnosis and treatment]: dis. ... d-ra med. nauk. M.; 2008. 307 (in Russian).
6. Gushchin I.S. Patofiziologiya allergii [Allergic pathophysiology]. Rossiyskaya rinologiya. 2004; 1: 6-22 (in Russian).
7. Gereng E.A., Sukhodolo I.V., Pleshko R.I. Ul'trastrukturnye kharakteristiki kapillyarov slizistoy obolochki bronkhov pri razlichnykh klinicheskikh fenotipakh tyazheloy bronkhial'noy astmy [Ultrastructural characteristics of capillary mucous bronchus layer in different clinical phenotypes of severe bronchial asthma]. Byulleten'SORAMN. 2010; 30 (6): 105-109 (in Russian).
8. Fedoseev G.B., Trofimov V.I., Petrova M.A. Mnogolikaya bronkhial'naya astma: diagnostika, lechenie i profilaktika [Many-faced bronchial asthma: diagnostics, treatment and prevention]. SPb.: Nordmedizdat; 2011. 344 (in Russian).
9. Khaitov R.M., Il'ina N.I. Allergologiya i immunologiya. Natsional'noe rukovodstvo. Kratkoe izdanie [Allergology and immunology. National guidelines. Brief summary]. 640 (in Russian).
10. Ober C., Yao T.-C. The genetics of asthma and allergic disease: a 21st century perspective. Immunological Reviews. 2011; 242 (1): 10-30.
