CC BY
36
© Коллектив авторов, 2011
Т.Г. Глазова, А.И. Рывкин, Н.С. Побединская
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЭРИТРОЦИТОВ ПРИ ПЕРСИСТИРУЮЩЕМ ТЕЧЕНИИ БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМЫ У ДЕТЕЙ
ГОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия Росздрава», г. Иваново, РФ
У 116 детей с бронхиальной астмой (БА) в различные периоды патологического процесса изучено морфофункциональное состояние эритроцитарной системы (средний объем и диаметр эритроцита, среднее содержание и концентрация гемоглобина в эритроците, цитоархитектоника красных клеток крови, интенсивность суточного эритропоэза и гемолиза, продолжительность жизни красных клеток крови, их способность к деформации и агрегации). В ходе исследования выявлены отклонения морфофункциональных характеристик кровяных телец, детерминированные периодом и степенью тяжести БА. Детализация данных о патогенетической значимости изменений в системе эритрона является предпосылкой к созданию научно-обоснованных методов их коррекции у детей с БА. Ключевые слова: дети, бронхиальная астма, морфофункциональное состояние эритроцитов.
Morphofunctional state of erythrocytic system was studied in 116 children with bronchial asthma in different period of pathologic process. Such parameters as mean erythrocitic volume and diameter, mean hemoglobin content and concentration, red blood cells cytoarchitectonics, intensity of daily erythropoiesis and hemolysis, red blood cells lifetime, their capacity to deformation and aggregation were determined. Examination showed abnormalities of red blood cells morphofunctional parameters, determined by period and severity of asthma. Specification of data about pathogenetic meaning of ery-thron changes permits to outwork scientifically proved methods of their correction in children. Key words: bronchial asthma, children, morphofunctional state of erythrocytes.
Бронхиальная астма (БА) принадлежит к числу распространенных аллергических болезней детского возраста. В настоящее время отмечается тенденция к увеличению заболеваемости БА у детей и ее более тяжелому течению [1-3]. В связи с этим проблема профилактики, диагностики и лечения этого заболевания приобретает первостепенное значение.
Сложившийся традиционный взгляд на иммунное воспаление, лежащее в основе БА, как на процесс взаимодействия ограниченного числа иммунокомпетентных клеток требует в настоящее время существенного переосмысления и расширения.
В патогенезе воспаления при БА принимают участие многие клетки, среди которых особое место занимают эритроциты, структурно-функциональные изменения которых влияют на реологические свойства крови, транспорт кислорода, транскапиллярный обмен, метаболизм в тканях,
их устойчивость к патогенным воздействиям, определяя тяжесть течения заболевания.
Таким образом, полифункциональная роль эритроцитов в организме, их важное значение в механизмах адаптации и компенсации при гипоксии позволяют считать перспективным изучение не только процессов метаболизма эритроцитов, но и механизмов патогенетического управления интенсивностью экстремального реагирования эритрона с последующими эффективными реакциями адаптации к гипоксии при БА у детей.
Цель исследования: изучить морфофункциональное состояние красных клеток крови и их роль в формировании компенсаторно-приспособительных и дезадаптационных реакций при БА у детей.
Материалы и методы исследования
Обследованы 116 детей с БА в возрасте 8-14 лет, контрольную группу составили 15 здоровых детей того же возрастного диапазона.
Контактная информация:
Глазова Татьяна Геннадьевна - к.м.н., асс. каф. поликлинической педиатрии ФДППО
ГОУ ВПО «Ивановская государственная медицинская академия Росздрава»
Адрес: 153012 г. Иваново, ул. Ф. Энгельса, 8
Тел.: (4932) 56-05-89, 32-74-33, E-mail: an230599@rambler.ru
Статья поступила 10.03.11, принята к печати 28.09.11.
Анализ морфометрических параметров красных клеток периферической крови - средний объем (MCV) и диаметр эритроцита, среднее содержание (MCH) и средняя концентрация гемоглобина в эритроците (MCHC), проводили с помощью гематологического счетчика Gobas Micros 18 (Roche).
Поверхностную цитоархитектонику эритроцитов исследовали с помощью фазово-контрастной микроскопии [4]. Эритрокинетические процессы - интенсивность образования (суточный эритропоэз) и разрушения эритроцитов (суточный гемолиз), а также их среднюю продолжительность жизни определяли методом созревания ретикулоцитов в единицу времени с последующим математическим расчетом показателей [5].
О функциональной активности красных клеток крови судили по их способности к деформации (фильтрационным методом [6] в модификации P.P. Шиляева и соавт. [7]) и агрегационной активности, которую изучали прямым оптическим методом в камере Горяева. Вычисляли показатель агрегации (ПА), средний размер агрегата (СРА) и процент неагрегированных эритроцитов (ПНЭ).
Уровень нитрит-ионов в конденсате выдыхаемого воздуха и красных клетках крови определяли методом Д. Скуп и Д. Уэст [8].
Показатели газового состава и кислотно-основного состояния капиллярной крови исследовали на аппарате RADIOMETER ABL-50 (Дания).
Оценку функции внешнего дыхания проводили методом компьютерной спирометрии по кривой «поток-объем форсированного выдоха» на приборе «SPIROSIFT-3000».
Статистическую обработку данных проводили методом вариационной статистики с применением t-крите-рия Стьюдента. Для выяснения степени взаимосвязи между изучаемыми показателями определяли коэффициенты парной корреляции.
Результаты и их обсуждение
В группе обследованных преобладали мальчики 64% (девочки - 36%). Большая часть детей (75,2%) была представлена группой среднетяже-лого течения заболевания, легкая БА диагностирована у 10%, тяжелая - у 14,8%. В приступный период обследованы 59% больных, в клиническую ремиссию - 41%. Анализ распределения больных БА в зависимости от давности заболевания показал, что в среднем половина детей имели «стаж» заболевания более 5 лет (48,8%), почти 1/4 пациентов (25,6%) болеют БА в течение 3-4 лет, у стольких же больных (25,6%) длительность заболевания составила 1-2 года. В качестве причинных факторов сенсибилизации наиболее часто выступали бытовые (у 40%) и эпидермальные аллергены (у 46%), нередко документировалась пыльцевая аллергия (у 12,8%).
У детей, страдающих БА, нами зарегистрирован комплекс морфофункциональных изменений
в эритроцитарной системе крови, детерминированный периодом и степенью тяжести заболевания.
В периоде обострения БА нами отмечены отклонения эритроцитометрических показателей - снижение среднего диаметра эритроцита (6,95±0,04 мкм) на фоне сохранения в референтном диапазоне значений среднего объема клетки (MCV 85,7±1,2 мм3) в сравнении с контролем (диаметр эритроцита 7,3±0,02 мкм; MCV 83,7± 0,8 мм3), что свидетельствовало о развитии микро-и сфероцитоза.
При анализе эритроцитарной гистограммы в периоде обострения БА обратили внимание на увеличение коэффициента вариации эритроцито-метрической кривой (RDW 18,2±0,9%) со сдвигом влево, превышающее контрольные значения (RDW 13±1,5%) в 1,2 раза, также отражающее развитие анизоцитоза с преобладанием микроци-тарных популяций клеток (смещение эритроци-тарной гистограммы влево также отражает неоднородность пула циркулирующих эритроцитов с развитием микроанизоцитоза).
Сферуляция циркулирующих клеток отражает, на наш взгляд, адаптационный характер изменений качественного состава клеток красной крови в периоде обострения, направленный на увеличение дыхательной поверхности эритроцитов и повышение кислородной емкости крови, необходимый для поддержания адекватной тканевой перфузии на фоне рецидивов бронхиальной обструкции.
В периоде обострения БА определялись характерные изменения поверхностной цитоархи-тектоники эритроцитов. Так, на фоне снижения количества дискоцитов (70,1±1,1%) отмечено достоверное (р<0,05) увеличение содержания стоматоцитов (10,1±0,6%), дискоцитов с гребнем (4,8±0,3%) и дегенеративных форм клеток (3,4±0,2%) в сравнении с контролем (83,0±1,4%; 4,8±0,4%; 2,2±0,5% и 2,5±0,1% соответственно). Отмеченный дизморфизм красных клеток крови свидетельствует, по-видимому, о глубоких морфо-функциональных повреждениях и дестабилизации мембран эритроцитов, непосредственно влияя на их функциональную активность.
Это нашло подтверждение в повышении агре-гационных свойств красных кровяных телец в периоде обострения: увеличение показателя агрегации (ПА 1,6±0,03), среднего размера агрегата (СРА 5,7±0,02 у.е.) и снижение процента неагрегированных эритроцитов (ПНЭ 67,3±1,7%) в сравнении с контролем (ПА 1,24±0,04; СРА 5,5± 0,06 у.е.; ПНЭ 78,8±2,6%). При анализе деформируемости эритроцитов, как интегративной морфофункциональной характеристики клеток, выявлено значительное ее снижение (ПД 0,13± 0,002 у.е.) по сравнению с контролем (0,15± 0,001 у.е.).
Первоочередным звеном в регуляции газотранспортной функции крови является гемоглобинооб-
разующая система эритроцитов. При обострении БА нами не выявлены существенные изменения среднего содержания гемоглобина в эритроците (МСН 28,4±1,6 пг) и средней концентрации гемоглобина в красных клетках крови (МСНС 32,9± 0,2 г/дл) в сравнении с контролем (МСН 30,5± 2,5 пг; МСНС 33,4±3,1 г/дл). Устойчивость системы сохранения константы молекулы гемоглобина свидетельствует о ее протекторной роли, направленной на сохранение специфических функций эритроцита в условиях гипоксии [4], и отражает компенсаторно-приспособительный характер указанных сдвигов.
В этой связи представляет интерес изучение кислотно-основного состояния организма в периоде обострения БА. Основным проявлением респираторных обструктивных нарушений (ОФВх 65,1±1,9%; МОС75 73,1±3,7%) была артериальная гипоксемия. Парциальное напряжение кислорода снижалось ниже нормальных значений (рО2 75,9±1,9 мм рт. ст.), одновременно уменьшалась сатурация гемоглобина кислородом (вО2 86,2±0,5%). Водородный показатель поддерживался в пределах нормальных значений (рН 7,38±0,01), хотя отрицательная направленность дефицита оснований (ВЕ 3,9±0,4 ммоль/л) свидетельствовала об ацидотическом сдвиге, который являлся следствием накопления в крови кислых продуктов обмена в результате активации воспалительного процесса, респираторных и дисцирку-ляторных нарушений.
Таким образом, морфологически деформированные эритроциты оказываются функционально несостоятельными, обусловливая недостаточную эффективность функционирования адаптивных механизмов эритроцитарной системы, направленных на нивелирование гипоксии и улучшение гемотканевой перфузии.
Анализ пролиферативной активности клеток кроветворной системы выявил разнонаправленный характер эритрокинетических сдвигов в период обострения БА. Мы отметили усиление суточного эритропоэза (120200±5619 кл/сут), увеличение интенсивности гемолиза (205055±28661 кл/сут), а также его преобладание над эритропо-эзом и снижение длительности жизни эритроцитов (56,2±5,8 дней). Интенсификация процессов разрушения красных клеток крови и укорочение срока их жизни обусловлены, на наш взгляд, снижением резистентности эритроцитов в условиях преобладания количества старых деэнерги-зированных клеток. Наряду с этим биологически активные продукты гемолиза, являясь важным звеном в механизмах регенерации крови, эритро-поэза, способствовали росту пролиферативной активности клеток кроветворной системы.
Исследование содержания нитрит-ионов при обострении БА выявило увеличение их концентрации в конденсате выдыхаемого воздуха и в
эритроцитах (М02"КВВ - 0,080±0,003 ммоль/мл; Ш2-эр - 0,234±0,001 ммоль/мл) в сравнении с контролем (М02"КВВ - 0,050±0,004 ммоль/мл; М02-эр - 0,190±0,001 ммоль/мл).
Таким образом, период обострения БА характеризовался развитием выраженных разнонаправленных изменений морфофункциональной организации эритроцитов. На фоне пароксизмов бронхиальной обструкции и гипоксии наблюдалось усиление агрегационных свойств эритроцитов при снижении их стабильности, накопление крени-рованных клеток красной крови: микроцитов, стоматоцитов, дискоцитов с «гребнем», сфероци-тов, дегенеративных форм клеток, которые, имея пониженную деформируемость при прохождении через микроциркуляторное русло, подвергались внутриклеточному гемолизу.
Можно полагать, что изменение морфометри-ческих показателей красных клеток крови (сфе-руляция) направлено на поддержание адекватного уровня насыщении эритроцитов гемоглобином как наиболее чувствительного маркера гемоглоби-нообразования, отражающего кинетику реакций между гемоглобином и кислородом [4, 9].
Выраженность и направленность изучаемых показателей находились в прямой зависимости от тяжести БА.
При легкой БА регистрировались минимальные изменения эритроцитометрических параметров, характеризующиеся снижением диаметра эритроцитов (6,90±0,05 пкм), количества дискоцитов (69,5±1,2%) и увеличением содержания стоматоцитов (7,3±0,4%).
Сохранение среднего объема эритроцитов (М^ 84,1±0,9 пкг) и средней концентрации гемоглобина в эритроците (МСНС 32,6±0,1 г/дл) в пределах нормальных значений (МСУ 83,7±0,8 пкг) на фоне снижения диаметра клетки свидетельствовало о сферической трансформации эритроцитов, отражающей включение компенсаторно-приспособительных механизмов, направленных на поддержание гомеостатического баланса кис-лородтранспортной системы, поддерживающей постоянство активной реакции внутренней среды организма (рО2 81,3±3,6 мм рт. ст., рСО2 27,4± 1,7 мм рт. ст.).
Несмотря на имеющиеся морфологические изменения, способность к деформации (ПД 0,14±0,02 у.е.) и агрегационная активность эритроцитов (ПА 1,2±0,04 у.е.) существенно не изменялись (ПД 0,15±0,01 у.е. и ПА 1,24±0,04 у.е. в норме), что подтверждает адаптационный характер морфометрических эритроцитарных изменений.
Преобладание суточного эритропоэза (140733± 2706 кл) над интенсивностью гемолиза (124514± 3552 кл) в периоде обострения легкой БА свидетельствовало о сохранности эритропоэтической функции костного мозга и также может рассмат-
риваться как компенсаторная реакция гемопо-этической функции эритрона, направленная на поддержание энергообеспеченности гомеостазио-логических превращений в организме на должном уровне.
По мере утяжеления течения заболевания отмеченная направленность изменений достоверно углублялась.
В периоде обострения среднетяжелой БА зарегистрированы снижение показателя деформируемости (ПД 0,13±0,003 у.е.) и усиление агрегаци-онной активности эритроцитов (ПА 1,4±0,01 у.е.; ПНЭ 72,6±1,4 у.е.), которые были сопряжены со снижением среднего диаметра (7,0±0,06 мкм) и сферуляцией эритроцитов (МСУ 82±1,1 мм3), а также циркуляцией в кровотоке повышенного количества эритроцитов с измененной формой (дискоцитов с «гребнем» - 5,1±0,3%, эхиноцитов - 5,9±0,4%, стоматоцитов - 13,0±0,4%, дегенеративных форм эритроцитов - 4,2±0,3%).
Изменение цитоархитектоники эритроцитов, по-видимому, снижало их функциональные возможности и резистентность, что определяло увеличение интенсивности суточного гемолиза (186677±10652 кл/сут) и его преобладание над процессами эритропоэза (100000±9793 кл/сут) в 1,9 раза, сокращая в результате продолжительность жизни красных кровяных телец до 40,2±4,2 сут.
Указанные сдвиги свидетельствовали о высокой скорости внутриклеточного метаболизма в эрит-роцитарной системе и значительном риске перенапряжения и истощения энергообеспечивающих систем клетки в условиях нарастающей гипоксии.
Наиболее глубокие морфофункциональные изменения в эритроцитарной системе зарегистрированы нами при обострении тяжелой БА. На фоне значительного снижения диаметра и объема красных клеток крови (6,5±0,3 мкм и 76,7±
1.1 мм3) отмечена тенденция к снижению среднего содержания гемоглобина в эритроците (МСН 27,0± 0,4 пг) в сравнении с контролем (средний диаметр эритроцитов 7,3±0,02 пкм, М^ 83,7±0,8 пкг, МСН 30,5±2,5 пг), что свидетельствует, на наш взгляд, о перенапряжении и истощении гемо-глобинсинтетической функции костного мозга в процессе неэффективного эритропоэза в условиях нарастающей гипоксии [4].
В итоге, нарушение гемоглобинсинтетических процессов в эритроне и поступление в кровоток качественно неполноценных деэнергезирован-ных эритроцитов приводили к усиленному разрушению зрелых эритроцитов периферической крови, преобладанию интенсивности гемолиза (71600±4210 кл/сут) над эритропоэзом (199600± 11202 кл/сут) и существенному уменьшению продолжительности жизни эритроцитов (23,8±
3.2 сут), что связано, по-видимому, с образованием «стрессовых» эритроцитов с пониженной резистентностью в результате неэффективного,
«экстремального» эритропоэза и ускоренного старения красных клеток крови в связи с повышенной нагрузкой в условиях персистирующей гипоксемии.
В периоде обострения тяжелой БА достоверно (р<0,05) увеличивалось содержание эритроцитов с измененной цитоархитектоникой: стоматоцитов -12,0±0,5%, дискоцитов с «выростом» - 5,8±0,5%, дегенеративных форм кровяных телец - 5,0±0,2 % в сравнении с контролем (4,8±0,4%; 3,2±0,4% и 2,5±0,5% соответственно).
Выраженный гиперагрегационный синдром, достигающий при тяжелой БА максимальных значений (ПА 1,8±0,03 у.е.; СРА 5,8±0,04 у.е.; ПНЭ 66,5±2,2%), поддерживал, на наш взгляд, дисбаланс регуляторных систем и недостаточную эффективность гемотканевой перфузии, что нашло подтверждение в развитии выраженной артериальной гипоксемии (рО2 67,4±2,3 мм рт. ст.; s02 83,9±0,9%) и гиперкапнии (рСО2 37,5± 1,0 мм рт. ст.).
В условиях формирования прочных эритро-цитарных агрегатов происходит компенсаторный сброс крови через артериоловенулярные шунты, обеспечивающий, с одной стороны, непрерывность кровотока в условиях патологической агрегации эритроцитов, а с другой - запустевание терминального капиллярного русла и снижение тканевой перфузии. Данные изменения могут приводить к перестройке и редукции сосудистого русла и в конечном итоге - к нарушению метаболического и гемодинамического гомеостаза с последующим ремоделированием в бронхолегочной системе, замыкающим патологический порочный круг, влекущий за собой еще более значительные нарушения как транскапиллярного, так и тканевого обмена.
В периоде ремиссии заболевания направленность исследуемых параметров сохранялась, отражая пролонгированный характер выявленных изменений.
При легкой и среднетяжелой БА параметры деформируемости и агрегации эритроцитов не отличались от показателей группы контроля, за исключением высокого уровня эритроцитов с измененной структурой (эхиноциты 4,9±0,8%; стоматоциты 7,2±0,1%; дегенеративные клетки 2,8±0,1%). В периоде ремиссии происходило постепенное уравновешивание процессов суточного гемолиза (193950±15400 кл/сут) и эритропоэза (155550±32023 кл/сут).
Сохранялась повышенная внутриклеточная концентрация NO (0,074±0,002 ммоль/мл).
Подобно активному периоду, в ремиссию тяжелой БА сохранялись низкие показатели деформируемости эритроцитов (ПД 0,13±0,002 у.е.) и высокие агрегационные свойства красных клеток крови (ПА 1,7±0,03 у.е.; СРА 5,6±0,03 у.е.; ПНЭ 71,1±2,1%) с одновременным повышением числа
эхиноцитов (4,3±0,9%), дискоцитов с «выростом» (5,4±0,5%) и стоматоцитов (9,8±0,5%), что способствовало, по-видимому, сохранению интенсивного разрушения эритроцитов (228000± 13100 кл/сут) на фоне снижения их продукции (182400±10300 кл/сут).
Гиперагрегационный синдром и нарушение кинетики эритроцитов в ремиссию тяжелой БА усугубляли персистирующую артериальную гипоксемию (рО2 78,3±3,9 мм рт. ст.) и дестабилизацию гомеостатического баланса, который следует рассматривать как дезадаптивную реакцию, способствующую персистенции воспалительного процесса в бронхолегочной системе и прогредиент-ному течению заболевания.
Комплексный анализ коррелятивных связей между маркером активности аллергического воспаления в бронхолегочной системе (N0) и мор-фофункциональными эритроцитарными показателями позволил подтвердить патогенетическую значимость количественных изменений боль-
шинства исследуемых показателей в механизмах персистенции воспаления при БА.
Заключение
Таким образом, проведенные исследования показали, что развитие БА сопровождалось разнонаправленными и сопряженными нарушениями морфофункционального профиля эритроцитов, детерминированными периодом и тяжестью заболевания.
Пароксизмы бронхиальной обструкции способствовали развитию реакций со стороны красных клеток крови в виде микроцитоза, сферуля-ции, патологической деформируемости, повышенной агрегации, измененной клеточной архитектоники и нарушений эритрокинетических процессов, которые являются, по всей вероятности, одним из патогенетических механизмов персистирования хронического воспаления в бронхолегочной системе, обосновывая поиск мер направленной терапевтической коррекции выявленных отклонений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Национальная программа «Бронхиальная астма у детей. Стратегия лечения и профилактика». М.: Издательский дом «Русский врач», 2006: 100 с.
2. Лаптев Е.В., Вострикова ЕА. Хрономедицинские особенности неотложных состояний при бронхиальной астме. Бюлл. СО РАМН. 2003; 32: 118-121.
3. Бронхиальная астма. Под ред. А.Г. Чучалина: в 2-х томах. М.: Агар, 1997; т. 1.
4. Козинец Г.И., Макарова ВА. Исследование системы крови в клинической практике. М.: Триада-Х, 1998.
5. Мосягина Е.Н. Эритроцитарное равновесие в норме и патологии. М.: Государственное издательство медицинской литературы, 1962.
6. Reid HL Barnes AT, Lock PI. A simple method for measuring rythrocyte deformability. J. Clin. Patol. 1976; 29 (9): 885-858.
7. Шиляев Р.Р., Чемоданов В.В., Баклушин А.Е. и др. Диагностика нарушений реологических свойств крови, центральной и мозговой гемодинамики у детей грудного возраста с осложненной пневмонией. Педиатрия. 1992; 4: 24-29.
8. Скуп Д., Уэст Д. Основы аналитической химии: Пер. с англ. М.: Мир, 1979.
9. Рывкин А.И. Клинико-функциональная оценка современных методов диагностики, профилактики и лечения рахита у детей: Автореф. дисс. ... докт. мед. наук. Иваново, 1984.
© Коллектив авторов, 2011
Е.Б. Павлинова1, Л.А. Кривцова1, О.Ю. Синевич2
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РИСКА РАЗВИТИЯ БРОНХОЛЕГОЧНОЙ ДИСПЛАЗИИ У НЕДОНОШЕННЫХ НОВОРОЖДЕННЫХ
1ГБОУ ВПО Омская государственная медицинская академия, 2Областная детская клиническая больница, г. Омск, РФ
Одним из наиболее часто встречающихся осложнений интенсивной терапии недоношенных детей является формирование бронхолегочной дисплазии (БЛД). В статье представлена прогностическая значимость признаков, способствующих формированию БЛД у недоношенных детей, при ретро-
Контактная информация:
Павлинова Елена Борисовна - к.м.н., доц. каф. педиатрии последипломного образования Омской
государственной медицинской академии
Адрес: 644077 г. Омск, ул. Куйбышева, 79
Тел.: (3812) 36-16-47, E-mail: 123а1епа@таП.ги
Статья поступила 17.10.11, принята к печати 25.01.12.
