5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Приходько_А_Г_,_Перельман_Ю_М_,_Колосов_В_П_Гиперреактивность_дыхательных

3.1.2. Холодовая реактивность дыхательных путей

Роль респираторного теплообмена. Наиболее ценную информацию,

наряду с прямым измерением температуры в просвете дыхательных путей, дает оценка термодинамики выдыхаемого воздуха в процессе ИГХВ. Она позволяет выявить качественные отличия в характере падения температуры выдыхаемого воздуха и, соответственно, вовлечении кондиционирующих резервов при наличии хронического воспалительного процесса в дыхательных путях. Сочетанная вентиляционная и термическая нагрузка обеспечивает наиболее раннюю диагностику скрытых дефектов кондиционирования.

Изучение кондиционирующих возможностей аппарата дыхания на протяжении провокации холодным воздухом свидетельствует о существенных различиях в характере теплообмена у здоровых и больных хроническими обструктивными заболеваниями органов дыхания, особенности которого проявляются с первых секунд ингаляции.

Следует отметить, что у здоровых лиц имеются высокие резервные возможности аппарата дыхания в поддержании температурного гомеостаза легких (рис. 3). Падение температуры выдыхаемого воздуха в течение ИГХВ хорошо аппроксимируется гиперболической кривой вида:

Т выд ( С) = 38,6/Т (с) + 28,2,

где Т – длительность гипервентиляции.

Рис. 3. Динамика температуры выдыхаемого воздуха у здоровых людей в течение изокапнической гипервентиляции холодным воздухом. Непрерывная

линия – аппроксимированная гиперболой зависимость температуры от длительности гипервентиляции, кружками обозначены фактически зарегистрированные средние значения температуры.

На рис. 3 хорошо видно, у здоровых лиц в первые 30 сек гипервентиляции наблюдается резкое падение температуры выдыхаемого воздуха, которое составляет около 65% (2,6 С) от общего ее снижения за время пробы, причем отмечается прямая связь между этими двумя значениями (r=0,83, p<0,01). Дальнейшее снижение температуры в последующие 2,5 мин. ИГХВ существенно менее выражено (1,4 С). Как оказалось, наибольшее воздействие на величину температуры выдыхаемого воздуха к концу бронхопровокации оказывает максимальная скорость воздушного потока при выдохе (r=-0,57, p<0,05).

Обнаруженное нами 30-секундное падение температуры выдыхаемого воздуха в начале провокации связано в первую очередь с временным дисбалансом между температурой поступающего в дыхательные пути воздуха и пристеночной температурой за счет кратковременного спазма бронхиальных сосудов. Подобные изменения отмечались E.R. McFadden et al. (1982) при прямой визуализации трахеи во время провокации. Наблюдаемое вслед за этим температурное плато свидетельствует о высоких компенсаторных способностях бронхиального кровотока в согревании вдыхаемого воздуха, а также увеличении общих энергозатрат организма на теплообмен. Нами получена линейная связь между разностью температур выдыхаемого воздуха в начале и конце гипервентиляции с температурой тела (r=0,56; p<0,05).

Скорее всего развивающиеся у здоровых лиц в начале провокации нарушения респираторного теплообмена – следствие конвективных теплопотерь. Как показал ряд исследователей (F. Haas et al., 1986; C.-L. Tsai et al., 1990), особое значение в данной ситуации приобретают скорость перфузии крови в бронхиальных микрососудах, толщина слизистой и подслизистой оболочек и покрывающего ее слоя жидкости. Считается, что приток крови в бронхах может изменяться независимо от увеличения минутного объема кровообращения в связи с локальными тепловыми потребностями дыхательных путей

(E.R. McFadden et al., 1984). Есть и другое мнение (J. Solway et al., 1986), что кровоток в сосудах малого круга кровообращения – более важный источник тепла, чем бронхиальный кровоток, в связи с тем, что последний составляет лишь 1% минутного объема кровообращения и, следовательно, его теплообменная роль несущественна. Однако D. Ray et al. (1987) в эксперименте на животных нашел увеличение температуры стенки дыхательных путей на 2 С при гипервентиляции холодным воздухом в сравнении с теплым и сухим. Более поздние исследования (V.B. Serikov, N.W. Fleming, 2001) разграничили функции бронхиального и легочного кровотока, показав важность легочных артерий

в согревании, а бронхиальных – в увлажнении дыхательных путей. Здоровые люди даже при высоких уровнях вентиляции не имеют нарушений в увлажнении дыхательных путей. Существуют данные, что количество жидкости, активно произведенное дыхательными путями, может быть весьма высоким, по крайней мере, в течение короткого периода времени (C. Kotaru et al., 2002).

В табл. 9 представлены основные параметры респираторного теплообмена и вентиляции легких во время ИГХВ в группах больных различными болезнями органов дыхания.

Таблица 9

Параметры респираторного теплообмена и вентиляции легких при ИГХВ

Примечание: звездочкой отмечены различия в сравнении с группой здоровых (* – р<0,05; **

– р<0,01; *** - р<0,001); р – достоверность различий в сравнении с хроническим необструктивным бронхитом; р1 – достоверность различий в сравнении с патологией верхних дыхательных путей.

Нами обнаружена четкая тенденция к снижению температуры выдыхаемого воздуха во время ИГХВ по мере формирования обструкции дыхательных путей (рис. 4).

Обращает на себя внимание уменьшение градиента температур выдыхаемого воздуха (Δ Т20) в начале ИГХВ (с 10-й по 30-ю секунду) в группах

больных по отношению к здоровым. Падение температуры выдыхаемого воздуха в первые 30 сек провокации по отношению ко всему температурному градиенту у больных хроническим необструктивным бронхитом составило 60%, у больных ХОБЛ – 40%, у больных бронхиальной астмой – 48% (у здоровых лю-

дей – 65%).

Сочетание термической нагрузки с субмаксимальной вентиляцией позволило обнаружить зависимость температурных значений от длительности выполнения нагрузки на протяжении всего исследования у здоровых (r=0,87 0,90; р<0,001) и больных хроническим необструктивным бронхитом (r=0,73 0,89; р<0,001), тогда как по мере прогрессирования обструкции у больных ХОБЛ и больных бронхиальной астмой степень этой связи уменьшалась, исчезая к середине холодовой провокации. Непосредственное участие паттерна дыхания в формировании термодинамических характеристик потока воздуха подтверждалось наличием многообразных корреляционных связей Т выд с дыхательным объемом, скоростными и временными параметрами дыхания.

В группах больных хроническим необструктивным бронхитом и ХОБЛ уровень термической нагрузки во время вентиляции имел тесную связь с проходимостью дыхательных путей. Увеличение бронхиальной обструкции приводило к снижению выполняемой нагрузки до 29% от предусмотренной исследованием.

Поскольку в обычных условиях энергетически более выгодно глубокое и редкое дыхание, то при гипервентиляции больным легче поддерживать оптимальной глубину дыхания в ущерб частоте. Уменьшение частоты дыхания происходит в большей степени за счет удлинения времени выдоха. Это приводит к снижению Твд/То и увеличению отношения Твыд/То. С одной стороны, увеличение инспираторной фазы дыхательного цикла служило защитным механизмом в ответ на холодовой раздражитель для того, чтобы как можно раньше согреть поступающий в дыхательные пути воздух и предотвратить глубокую пенетрацию некондиционированного воздуха. У больных хроническим необструктивным бронхитом нами была получена прямая зависимость температуры в конце гипервентиляции от Твд/То, что подтверждает высказанное предположение. С другой стороны, теплообмен на границе стенка – воздух носит более интенсивный характер. Это способствует еще большему охлаждению и высушиванию слизистой дыхательных путей, увеличению тепловых потребностей системы при выдохе, компенсировать которые больные могут лишь увеличивая время выдоха, что, безусловно, снижает температуру выдыхаемого воздуха. По данным E.P. Ingenito et al. (1990), в отличие от полученных нами, у астматиков во время гипервентиляции холодным воздухом респираторные теплопотери возрастали тогда, когда увеличивалось отношение продолжительности вдоха к выдоху.

Представляется важным тот факт, что последующие нарушения респираторного теплообмена и дальнейшие изменения в проходимости дыхательных путей зависят от того, какой уровень вентиляции и скоростные параметры были у больных хроническим необструктивным бронхитом и ХОБЛ в начале исследования. Поскольку больные хроническим необструктивным бронхитом имели достаточно высокий уровень вентиляции, который не отличался от группы здоровых, то следовало ожидать такого же резкого снижения температуры в первые 30 секунд провокации, связанного с кратковременной, локальной ишемией дыхательных путей. Однако ввиду того, что в стенке дыхательных путей имелись воспалительные изменения, происходило постепенное снижение температуры, которое нарастало с каждым последующим циклом дыхания. Очевидно, скорость перфузии крови в бронхиальных микрососудах не могла успеть за нарастающими температурными требованиями.

У больных ХОБЛ в силу существующей неравномерности легочной вентиляции, которая создает основу для возникновения нарушений вентиляцион- но-перфузионных отношений, а также изменений архитектоники респиратор-

Возможно, что в условиях термической нагрузки в связи с неадекватностью бронхиального кровотока, связанной с морфофункциональными изменениями дыхательных путей, постепенно увеличивается роль теплообменной функции легочного кровотока. Как показали L.M. Hanna et al. (1986), используя математическую модель, увеличение пласта бронхиальной слизи и уменьшение теплопроводности ткани за счет увеличения толщины мышечного слоя бронхов может приводить к уменьшению чистого потока тепла до 15%. Регуляция температуры стенки дыхательных путей в таких условиях достигается путем контроля за бронхиальным потоком крови, но расширение градиента температур в стенке дыхательных путей приводит к тому, что в дальнейшем теплообмен становится зависимым от кровотока в легочной артерии. Вероятнее всего, включение компенсаторных реакций малого круга кровообращения обеспечивало больным ХОБЛ поддержание нового уровня температурного гомеостаза. Доказательством нарушений респираторного теплообмена, существующим у больных хроническим бронхитом, служили данные, полученные нами ранее при оценке температуры выдыхаемого воздуха у рта и у носа пациентов в условиях покоя и при выполнении однократных дыхательных маневров. Уже в комфортных условиях температура выдыхаемого носом воздуха у больных хроническим необструктивным бронхитом и ХОБЛ снижалась по сравнению со здоровыми (Ю.М. Перельман, А.Г. Приходько, 2002).

Следует отметить, что заболевания верхних дыхательных путей с утяжелением обструкции могли существенно снижать процессы кондиционирования нижних отделов дыхательных путей во время холодовой провокации, а также влиять на проходимость дыхательных путей, усиливая бронхоспастическую реакцию у больных хроническим необструктивным бронхитом и ХОБЛ (табл. 11). В первую очередь за счет того, что патологические процессы в носовой полости и придаточных пазухах приводят к нарушениям эндоназального кровотока либо изменениям в теплопроводности ткани. Снижение теплопроводности могло происходить и вследствие бактериальной сенсибилизации, а следовательно, локальной дисфункции мукоцилиарного транспорта. Как показали М.С. Плужников и соавт. (1984), изменения эндоназального кровотока сопровождаются сдвигами в соотношении сосудистых слоев поверхностного микроциркуляторного сплетения, что снижает теплоотдачу, и носовая полость частично утрачивает свою калориферную функцию.

Таблица 11

Параметры респираторного теплообмена при ИГХВ у больных в зависимости от наличия патологии верхних дыхательных путей (ВДП)

Нарушениям в слизистой верхних дыхательных путей способствует активация нейрогенных механизмов, что приводит к дисбалансу между парасимпатической и симпатической нервной регуляцией. Повышение функции парасимпатической нервной системы увеличивает выброс ацетилхолина и вазоактивных интестинальных полипептидов, влекущих за собой гиперсекрецию и тем самым изменяющих теплопроводность ткани. С другой стороны, активация симпатических нервов, главным образом 2-адренорецепторов, способствует стойкому сужению кровеносных сосудов, уменьшению притока крови и снижению теплообменной функции носа (K.E. Anderson, 1984). Все большее значение придается NO как модулятору сосудистых реакций, а значит и теплообмена в верхних дыхательных путях (W.E. Holden et al., 1999). Индуцибельная форма NO-синтазы была найдена в больших количествах в воспалительных клетках носовой полости. Все вышеперечисленные механизмы в полной мере объясняют ощущения заложенности и возникающего дискомфорта со стороны верхних дыхательных путей у больных в натурных условиях.

Поскольку динамика температуры выдыхаемого воздуха у больных хроническим бронхитом и ХОБЛ существенно отличалась от таковой у здоровых людей, нами разработан способ диагностики скрытых нарушений кондиционирующей функции легких, основанный на сопоставлении фактических значений Т выд в любой момент холодовой гипервентиляции с должными значениями, совокупность которых является нижней границей доверительного интервала для здоровых людей. На номограмме область нарушений кондиционирования расположена ниже линии, отражающей эту границу (рис. 5).

32 оС

Рис. 5. Номограмма для диагностики нарушений кондиционирующей функции легких по данным пробы ИГХВ. По оси абсцисс – время (в сек.),

по оси ординат – температура выдыхаемого воздуха (в С).

Сопоставление падения температуры на протяжении вентиляционной нагрузки с объемом провентилированного воздуха позволило рассчитать индекс кондиционирования (V/ T ), который можно использовать также в диагностике нарушений респираторного теплообмена. Индекс показывает, какое количество воздуха необходимо провентилировать через легкие в режиме ИГХВ для падения температуры выдыхаемого воздуха на 1 С, и отражает резервы кондиционирующего аппарата. У больных хроническим неосбтруктивным бронхитом индекс V/ΔТ выд, отражающий резерв кондиционирования, составил 49,6±5,93 л/ С, у больных ХОБЛ – 40,0±5,39 л/ С (у здоровых - 66,8 6,30 л/ С, р<0,05). Критерием диагностики снижения резервов кондиционирования может служить величина V/ΔТ выд, равная нижней границе доверительного интервала для среднего значения у здоровых лиц – 54,2 л/ С.

Необходимо подчеркнуть, что снижение респираторного теплообмена присутствовало только у больных хроническим бронхитом и ХОБЛ. У больных бронхиальной астмой значения температуры выдыхаемого воздуха в ходе холодовой провокации были выше, чем у здоровых людей (рис. 6). Известно, что при бронхиальной астме воспалительный процесс аллергического происхождения в дыхательных путях сопровождается увеличением количества кровеносных сосудов слизистой оболочки респираторного тракта (ангионеогенез), усилением бронхиального кровотока, повышением проницаемости сосудов, а это

Прямые измерения температуры в просвете дыхательных путей у больных бронхиальной астмой, выполненные I.A. Gilbert et al. (1987), не выявили каких-либо отклонений в температурном профиле в покое и при физической нагрузке по сравнению со здоровыми людьми. В то же время J. Regnard et al. (1989) отметили, что больные бронхиальной астмой во время и после гипервентиляции менее точно регулируют кровоток в дыхательных путях. Такого же мнения придерживаются P. Paredi et al. (2002), измерившие градиент температур в начале и конце выдоха у астматиков и установившие его увеличение в сравнении со здоровыми.

Во время холодовой провокации у больных бронхиальной астмой увеличивается концентрация NO в выдыхаемом воздухе, что способствует усилению бронхиального кровотока (C. Kotaru et al., 2001). Имеющиеся данные свидетельствуют, что бронхиальный кровоток увеличивается пропорционально охлаждению с одновременным возрастанием продукции оксида азота, обладающего выраженным релаксационной способностью в отношении гладкой му-