CC BY
82
УДК: 616-001.17:615.032.23:616.2:611
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ВЕРХНИХ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЯХ ПРИ ТЕРМОИНГАЛЯЦИОННЫХ ОЖОГАХ
В.УУБАЙДУЛЛАЕВА, Б.А.МАГРУПОВ, Т.А.ВЕРВЕКИНА, УР.КАМИЛОВ
MORPHOLOGIC CHANGES IN THE UPPER RESPIRATORY TRACTS AT THERMOINHALATION BURNS
V.U.UBAYDULLAEVA, B.A.MAGRUPOV, T.A.VERVEKINA, U.R.KAMILOV
Республиканский научный центр экстренной медицинской помощи, Ташкентская медицинская академия
Описаны морфологические изменения раннего срока в верхних дыхательных путях, развивающиеся при термических травмах I-II степени тяжести, основанные на данных биопсийного материала. Показано, что в сроки 1-2 нед. после ожога происходит максимальная гибель клеток эпителия, появляются лейкоциты, макрофаги и другие клетки воспаления, ответственные за защитные функции. Репара-тивные процессы запускаются на 3-4-й неделе. Патологические изменения включают повреждение активности реснитчатого эпителия, десквамацию пораженного эпителия, нарушение выработки слизи бокаловидными клетками, отек и дистрофию покровного эпителия, изъязвление слизистой бронхов, некротические процессы в зоне поражения, развитие классических стадий воспаления. Чем меньше степень ожога, тем быстрее восстанавливаются покровный эпителий и его функции.
Ключевые слова: термоингаляционная травма, повреждение дыхательных путей, патоморфология дыхательных путей.
Morphological changes in the early period of the upper respiratory tract, developing in thermal injuries I-II severity, based on data from biopsy material. It is shown that in periods of 1-2 weeks. maximum burn occurs after destruction of epithelial cells, leukocytes appear, macrophages and other inflammatory cells responsible for protective function. Reparative processes are started at 3-4 weeks. Pathological changes include damage to the activity of ciliated epithelium, desquamation of the affected epithelium, breach of mucus by goblet cells, swelling and degeneration of the surface epithelium, bronchial mucosa ulceration, necrotic processes in the affected area, the development of the classic stages of inflammation. The smaller the degree of burn, the faster the restored surface epithelium and its functions.
Keywords: morphology, thermo-inhalation injury, respiratory tracts, early periods of respiratory tracts burns.
Дыхательная система представлена двумя основными частями - воздухоносные пути и респираторный отдел. Воздухоносные пути состоят из носа, носоглотки, гортани, трахеи, бронхов и бронхиол. Основная функция воздухоносных путей - проведение воздуха к легким и от них. Выстилка воздухоносных путей, образованная слизистой оболочкой, фильтрует, очищает, нагревает или охлаждает, а также увлажняет воздух, который направляется к респираторному отделу.
Эпителиальная выстилка трахеи и бронхов образована многорядным реснитчатым эпителием с бокаловидными клетками (многорядный цилиндрический мерцательный эпителий). Бокаловидные клетки выделяют слизь, а ресничные клетки перемещают слизь по поверхности эпителия. Благодаря этому свободная поверхность верхних дыхательных путей постоянно покрыта пленкой слизи, в которую погружены реснички ресничных клеток. Реснички совершают ритмичные движения, в результате которых пленка слизи перемещается в одном направлении, так что частицы, попадающие в дыхательные пути с вдыхаемым воздухом, обволакиваются слизью и переносятся, не повреждая нежную ткань легких. Реснички определяются только на свободной поверхности каждой клетки, которая обращена в просвет трахеобронхиального дерева. На одной клетке может быть несколько сот ресничек, как это выявляется при сканирующей электронной микроскопии. В
многорядном эпителии не все клетки, соединенные с базальной мембраной, достигают поверхности. И это создает ложное впечатление многослойности. Клетки, достигающие поверхности, являются либо мерцательными, либо бокаловидными. Слизистый секрет последних образует пленку на поверхности дыхательных путей и служит пылеуловителем, препятствуя попаданию пыли в легкие, также слизь увлажняет вдыхаемый воздух. Клетки, не достигающие поверхности, являются стволовыми и заменяют высокие клетки в случае их гибели [6].
Термическая травма дыхательных путей или ингаляционный ожог относится к категории наиболее тяжелых заболеваний, которые характеризуются сложной цепью общих и местных нарушений. Ингаляционные ожоги составляют от 3 до 21% от всех ожоговых больных и являются одной из главных причин летальных исходов [3]. Тяжелое термохимическое поражение дыхательных путей при отравлениях угарным газом, по разным данным, наблюдается в 70-87% случаев. Известно, что степень термохимического поражения дыхательных путей значительно утяжеляет течение острого отравления угарным газом и влияет на прогноз [5].
В ингаляционном ожоге выделяют три основные составляющие: отравление токсинами, вдыхание твердых частиц продуктов горения и термический ожог. Если первым двум факторам уделено большое количество исследований, то исследования термиче-
ской составляющей ожога дыхательных путей практически отсутствуют. Известно, что термический фактор (горячий воздух, пар и т.д.) приводит к массовой гибели клеток респираторного эпителия уже на I стадии развития патологии [4].
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В 2013 г. в отделение комбустиологии поступили 39 пациентов, из них 29 (74,4%) мужчин и 10 (25,6%) женщин. У 11 (28,2%) были диагностированы ожоги I степени, у 22 (56,4%)-II степени, у 6 (15,4%) - III степени тяжести. Вследствие тяжелого поражения верхних дыхательных путей, преимущественно II- III степени, скончались 14 (35,9%) пострававших.
Нами проведено морфологическое исследование биопсий слизистой трахеобронхиального дерева 19 пациентов с термоингаляционными ожоговыми поражениями верхних дыхательных путей раннего срока с различной степенью тяжести ожога. Для морфологического исследования материал брали из слизистой трахеобронхиального дерева в зоне видимых патологических изменений при проведении диагностической и санационной бронхоскопии. Полученный материал фиксировали в 10% раство-
ре нейтрального формалина (рН 7,2-7,4) и заливали в парафин по З.Лойду и соавт. [2]. Из полученных таким образом блоков готовили серийные срезы, которые окрашивали гематоксилином и эозином. Готовые гистологические препараты помещали под цифровую видеокамеру «ProgRes CT3», установленную на микроскопе «Axioskop 40» (ZEISS) для проведения серийных съемок. Часть препаратов фиксировали в глютаральдегиде и после соответствующей подготовки [1] изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа JSM-6010LV.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Исследования показали, что наиболее выраженные по тяжести патологических процессов изменения в эпителии трахеи и крупных бронхов происходили в ранние сроки после ожога. Именно в этот период происходила максимальная гибель клеток эпителия. В исследуемой ткани, взятой на 2-е сутки после ожога I степени, определялись отек, увеличение клеток покровного эпителия в размерах, их слущивание и дистрофические изменения (рис. 1а). В сосудах микроциркуляторного русла (МЦР) определялись тромбы, представленные лизированными эритроцитами (рис. 1б).
Рис. 1. Изменения в эпителии трахеобронхиального дерева при термоингаляционных поражениях I ст. на 2-е сутки после ожога: дистрофические изменения в эпителии (а), тромбоз сосудов МЦР в эпителии (б), очаговое скопление лейкоцитов (в), некроз ткани и отложение угольного пигмента (г). Все рисунки - окраска гематоксилином и эозином. Ув. об. 40, ок. 10.
У больных со II степенью ожога морфологические изменения были более выражены: так, различить границы клеток не представлялось возможным, не-кробиотические процессы сменялись некрозом клеток эпителия. В пораженную ткань из сосудов МЦР происходил выход лейкоцитов (рис. 1в), которые образовывали небольшие по площади очаги. В межклеточном пространстве определялось отложение черных масс - продуктов горения (копоть).
У пациентов с ожогом III степени различить структуру ткани было невозможно, визуализировалась некротическая ткань с отложением черных масс копоти (рис. 1г). В последующие сроки у этих больных исследование провести не удалось, так как больные погибли в первые дни после поступления в стационар.
На 3-и сутки после термоингаляционной травмы верхних дыхательных путей у больных с ожогом I степени структура исследуемой ткани была сохранена (рис.2а), при этом наблюдались явные дистрофические изменения, межуточный отек ткани, стаз лейкоцитов в сосудах МЦР, образование тромбов. При этом значимых деструктивных изменений в ткани не наблюдалось (рис. 2 б,в).
При ожогах II степени некротические процессы носили выраженный характер, резко увеличивалось
Шл.
ЛГ"¿Л", ><?• - -от.
¿ЧУ Л ,-Т
^ а
количество слущенных, дистрофически измененных или некротизированных клеток, нарастала воспалительная реакция в исследуемой ткани, причем в воспалительном инфильтрате преобладали лейкоциты (рис. 2 г).
Морфологически значимых изменений в ткани исследуемых биоптатов с 4-х по 6-е сутки после-ожогового периода не наблюдалось, происходила активация макрофагальной системы с развитием острого воспалительного процесса. На 6-е сутки при ингаляционных поражениях I степени патологические изменения ограничивались тканевым отеком и дистрофическими изменениями, патологической процесс далее не прогрессировал. Пострадавший эпителий, подвергшийся десквамации, замещался за счет базальных клеток, воспалительные реакции шли на убыль (рис. 3а).
При поражениях II степени патологические процессы продолжали нарастать, изменения захватывали и внешне не пораженные участки, проявляясь в них некробиотическими изменениями. В очаге поражения отмечалась картина некроза, отека, воспаления и появление микроорганизмов (рис.3 б).
На 7-е сутки после ожога в биоптатах, взятых из области верхних дыхательных путей, наблюдалась следующая картина: при термоингаляционном по-
Ч-'ч- 7
чГ
г*
Л
Ш «Лт
Рис. 2. Изменения в эпителии трахеобронхиального дерева при термоингаляционных поражениях 1-11 степени на 3-и сутки после ожога: биоптат из трахеобронхиального дерева с сохранением архитектоники слоев (а). Ув. об. х10, ок. 10; дистрофические изменения в эпителии (б). Ув. об. х40, ок. 10; тромбоз сосудов МЦР в эпителии (в). Ув. об. х40, ок. 10; некротические изменения ткани биоптата (г). Ув.об.х 40, ок. 10. Все рисунки - окраска гематоксилином и эозином.
ражении I степени дальнейшего развития патологических процессов, описанных выше, не происходило, деструктивные изменения останавливались на стадии выраженных дистрофических изменений (рис. 4а), слущивания пораженного эпителия, но при этом экссудативная фаза воспаления набирала свою мощь
Л 5
fÎ --V *
* VÎ"
■■ Ы J .^ - « •.. 'i
и проявлялась в увеличении количества клеток воспаления (рис. 4б). При ожогах воздухоносных путей II степени наблюдался некроз ткани (рис. 4в), структуры и границы клеток различить не представлялось возможным, воспаление оценивалось как экссуда-тивное за счет выхода из МЦР клеток воспаления и
Рис. 3. Изменения в эпителии трахеобронхиального дерева при термоингаляционных поражениях I-II степени на 6-е сутки после ожога: дистрофические изменения в эпителии (I ст.) (а) Ув.об.х 40, ок. 10.; отек, некроз, появление микроорганизмов (II ст.) (б) Ув.об.х 40, окуляр 10. Все рисунки - окраска гематоксилином и эозином.
Рис. 4. Изменения в эпителии трахеобронхиального дерева при термоингаляционных поражениях I-II степени на 7-е сутки после ожога: дистрофические изменения (а). Ув. об. х40, ок.10; воспалительный инфильтрат (б). Ув. об. х40, ок. 10; некроз ткани с клеточным инфильтратом (в). Ув. об. х10, ок. 10; коагуляционный некроз ткани (г). Ув. об. х40, ок. 10. Все рисунки - окраска гематоксилином и эозином.
скопления их вокруг очага поражения. В зоне воспалительной реакции определялись микроорганизмы. В непосредственном очаге поражения вид некроза расценивался как коагуляционный (рис. 4г).
На 7-10-е сутки после термического поражения I степени и на 14-20-е сутки после термического поражения II степени воспалительные процессы сменялись регенеративными. Фактически именно в этот период в эпителии активизировались системы, которые определяли дальнейшее восстановление нормального функционирования клеток эпителия. Источником для восстановления эпителия служили клетки базального слоя эпителия пораженной зоны (рис. 5а, б), при условии, что они были сохранены, как это наблюдалось при термоингаляционной травме I степени. Если же камбиальный слой эпителия был поражен, то источником для восстановления служили расположенные рядом и сохранившие свою целостность эпителиальные ткани, либо в этих отделах запускались механизмы образования соединительной ткани (рис. 5 в,г.). Эти процессы наблюдались при термических поражениях II степени.
Результаты сканирующей электронной микроскопии сравнивались с макроскопическим описани-
&
V
vV
■ ч.
V,-
■kJ .. . 1 _-.
о-
V:
' -Jt
■ V
4i
1 Щ
\ -I.
* \ i ' . л*
■ |
j I
^Я Л г
ем пораженной ткани при проведении диагностических и санационных бронхоскопий. Эндоскопическая картина у больных с термическим поражением дыхательных путей I степени при проведении бронхоскопии характеризовалась гиперемией слизистой оболочки трахеобронхиального дерева до уровня долевых бронхов, наличием множественных эрозий в трахее, главных бронхах, единичных эрозий в долевых и сегментарных бронхах, наличием в просвете бронхов серозного и фибринозного секрета и умеренного количества продуктов горения, легко удалявшихся при санации. У больных с термическим поражением дыхательных путей II-III степени при проведении бронхоскопии визуализировалась гиперемия слизистой оболочки трахеобронхиального дерева. Имелись множественные эрозии слизистой до уровня субсегментарных бронхов, участки некроза на фоне бледной слизистой с наложениями фибрина и обтурацией сегментарных и субсегментарных бронхов. В просвете бронхов находилось большое количество фибринозного и гнойного экссудата, значительное количество продуктов горения в просвете и на стенках бронхов, отделяющихся с трудом.
Таким образом, морфологические изменения тра-
Г -л!" w * К
к» *
Рис. 5. Изменения в эпителии трахеобронхиального дерева при термоингаляционных поражениях на 8-е сутки после ожога: дистрофические изменения в эпителии после термоингаляционной травмы (а). Ув. об. х40, ок.10; отек, некроз, появление микроорганизмов после термоингаляционной травмы II ст. (б). Ув. об. х40, ок. 10; образование соединительной ткани (в). Ув. об. х10, ок. 10; волокнистая соединительная ткань с новообразованными сосудами (г). Ув. об. х40, ок. 10. Все рисунки - окраска гематоксилином и эозином.
I 7 / -
Г Ut 1 V ч /ч г г A¿~ Т
Ж
Рис. 6. Сканирующая электронная микроскопия верхних дыхательных путей при термоингаляционных поражениях: эпителий верхних дыхательных путей после термоингаляционной травмы I ст. (а). Ув. х1000; некроз и десквамация эпителия после термоингаляционной травмы II-III ст. (б). Ув. х2000.
хеобронхиального дерева характеризовались
признаками воспаления слизистой дыхательных путей: гиперемией, отеком, наличием эрозий и участков некроза. Отличительной особенностью при отравлениях угарным газом было наличие значительного количества копоти и более глубокое поражение трахеобронхиального дерева. При выполнении сканирующей микроскопии при термоингаляционных поражениях I степени отмечалась сохранение целостности покровного эпителия (рис. 6а), его многорядность, однако высота клеток значительно уменьшалась, отсутствовали реснитчатые клетки, слизь, в норме вырабатываемая бокаловидными клетками и участвующая в функции защиты, на поверхности слизистой не определялась. При термоингаляционных поражениях II—III степени в той или иной степени преобладали некротические процессы (рис. 6б), причем, чем выше была степень ожога, тем более глубокие поражения эпителия наблюдались при микроскопии, достигая пика полной атрофии и десквамации при ожогах III степени.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При термоингаляционных травмах наиболее тяжелые изменения в эпителии трахеи и бронхов происходят в ранние сроки (1-2 нед.) после ожога, когда происходит максимальная гибель клеток эпителия, появляются лейкоциты, макрофаги и другие клетки воспаления, ответственные за защитные функции. Репаративные процессы запускаются на 3-4-й неделе. Наиболее значимые функциональные нарушения дыхания возникают при термохимическом поражении дыхательных путей II—III степени, при тяжелой
термоингаляционнои травме дыхательных путей. Патологические изменения включают повреждение активности реснитчатого эпителия, десквамацию пораженного эпителия, нарушение выработки слизи бокаловидными клетками, отек и дистрофию покровного эпителия, изъязвление слизистой бронхов, некротические процессы в зоне поражения, развитие классических стадий воспаления. Чем меньше степень ожога, тем быстрее восстанавливаются покровный эпителий и его функции. Функциональные нарушения дыхания обусловлены морфологическими изменениями слизистой дыхательных путей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гоулдстейн Дж., Яковица Х. Практическая растровая электронная микроскопия. М Мир 1978; 656.
2. Лойда З., Гроссрау Р., Шиблер Т. Гистохимия фер-
ментов. М Мир 1982; 270.
3. Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З., Труфа-кин В.А. Окислительный стресс: патологические состояния и заболевания. Новосибирск АРТА 2008; 284:107.
4. Мубаракшина Э.К. Роль пероксиредоксина в реге-нерационных процессах в верхних дыхательных путях при термической травме. Автореф.дис.... канд. мед. наук. Пущино 2009.
5. Полозова Е.В., Шилов В.В., Кузнецов О.А. Основные клинические проявления поражения дыхательной системы при острых тяжелых отравлениях угарным газом, осложненным термохимическим поражением дыхательных путей. Эфферентная терапия-2009;15 (3-4): 35-39.
6. Хэм А., Кормак Д. Гистология М Мир 1983.
Контакт: Убайдуллаева Владлена Улугбековна, отдел патологической анатомии РНЦЭМП. 100115, Ташкент, ул.Фархадская, 2. Тел: 8-3712-2796554. E-mail: [email protected]
