Modern ideas about the structural and functional features of the "shock lung"

Full Text

В настоящее время механические и термические повреждения играют важную роль в структуре смертности и летальности наиболее трудоспособного населения. Это во многом связано с развитием после шокогенных повреждений мультисистемной или полиорганной недостаточности [20, 24]. Следует согласиться с мнением Ю. Шутеу и др. [21], что среди жизненно важных органов, повреждение которых имеет решающее значение в эволюции шока, легким принадлежит первостепенная роль. Согласно многочисленным литературным данным, вовлечение легких в патологический процесс увеличивает возможность летального исхода при различных видах шока от 25,5% до 85—90% [15, 34]. Совокупность структурных и функциональных изменений легкого, возникающих после воздействия на организм экстремальных факторов, обозначается в литературе различными терминами, чаще всего как «синдром острой дыхательной недостаточности», которому в зарубежной литературе соответствует название «adult respiratory distress syndrome», а в нашей стране — «респираторный дистресс-синдром взрослых» (РДСВ). В литературе встречаются и такие определения данного состояния как «мокрое (влажное) легкое», «водяное легкое», «синдром перфузионного легкого», «синдром дыхательных расстройств», «легкое Дананга», «застойные ателектазы», «шоковое легкое» или «легкое при шоке» и др. Подобное обилие терминов вызвано нередко противоречивым подходом исследователей к оценке морфофункциональных изменений, возникающих в легких на различных стадиях экстремальных состояний.

В клиническом течении РДСВ обычно выделяют 4 стадии [5, 29]. В первой — физикальные, рентгенологические и функциональные данные скудные: незначительное снижение жизненной емкости легких (ЖЕЛ), умеренная гипервентиляция и гипоксемия, поддающаяся оксигенотерапии и связанная с нарушением капиллярной диффузии и вентиляционными расстройствами. Во второй стадии отчетливо учащается дыхание (до 40 и более в 1 мин), возрастает частота сердечных сокращений, появляется цианоз, выслушиваются мелкопузырчатые хрипы. На треть снижается ЖЕЛ, увеличивается артериовенозное шунтирование до 30—40% сердечного выброса вместо 2—3% в норме, гипоксемия почти не поддается оксигенотерапии. Для третьей 'стадии характерны надрывное, урежающееся дыхание, брадикардия, работа вспомогательной дыхательной мускулатуры, аускультативно обилие влажных хрипов по всем полям легкого. Рентген о логически определяют усиление легочного рисунка со множественными затемнениями, которые сравнивают со «снежной бурей». Нередко выделяется жидкая пенистая мокрота, окрашенная кровью. Четвертая стадия РДСВ расценивается как агональная (терминальная) —дыхание аритмичное, часто патологического типа, иногда сопровождающееся судорожными подергиваниями дыхательной мускулатуры. Рентгенологически выявляется гомогенное затемнение легочных полей.

Однако современные данные свидетельствуют о том, что деление на указанные периоды является условным, поскольку развитие шока во многом зависит как от силы и длительности повреждающих факторов, так и от реактивности организма и его адаптационных возможностей, а потому многообразные проявления РДСВ могут приходиться у различных индивидуумов на разные периоды основного патологического процесса. Частота дыхания и ряд других показателей вентиляции легких у пострадавших с легким течением шока нормализуется к 3—4-му дню, при шоке средней тяжести — к 7—8-му дню, а у больных с тяжелыми травмами заметное полипноэ наблюдается до 14 дней и даже позже; у этой группы потерпевших часто возникают различного рода легочные осложнения [13].

Структурные основы РДСВ при экстремальных состояниях достаточно подробно изучены многими авторами. В начальном периоде они характеризуются тяжелыми мозаичными нарушениями кровообращения в легких. В первой и второй стадиях РДСВ выявляются полнокровие сосудов межальвеолярных перегородок и стаз крови в капиллярах микроциркуляторного русла (МЦР), которым клинически соответствуют данные о повышении сопротивляемости кровотоку. Появляется интерстициальный, а затем внутриальвеолярный отек, обнаруживаются мелкие очаги обратимых ателектазов, имеющих контрактильный характер.

Нарастание нарушений кровообращения сопровождается гемокоагуляционными расстройствами. В сосудах МЦР легких выявляются агрегация эритроцитов в виде «монетных столбиков», сладж-феномен, процессы сепарации плазмы и тромбы различного строения. Одновременно с гемодинамическими и гемокоагуляционными изменениями в легких отмечаются расстройству газообмена за счет бронхоспазма, бронхорреи с обструкцией просвета дыхательных путей слизью [27], что в совокупности с деструкцией клеток альвеолярной эпителия, в первую очередь альвеолоцитов второго порядка, особо чувствительных к гипоксии и ответственных за синтез антиателектатического фактора — сурфактанта, способствует образованию обширных участков необратимых ателектазов. Дефицит сурфактанта приводит к изменению поверхностного натяжения в альвеолах с увеличением отрицательного давления в строме органа, что создает дополнительные условия для транссудации жидкости из капилляров в альвеолы. В зонах ателектазов появляются участки геморрагий, которые, сливаясь между собой, образуют распространенные поля кровоизлияний, захватывающие просвет альвеол, и знаменуют переход в стадию гипокоагуляции синдрома ДВС. Это закономерно вызывает выход макрофагов в пораженные участки и раннее появление сидерофагов [6, 12].

Описанная совокупность нарушений бронхиальной проходимости и гемодинамики в легком может способствовать развитию пневмонических фокусов. Воспалительным реакциям при прогрессировании РДСВ придается большое значение, поскольку они являются главным звеном в патогенезе угрожающего состояния и характеризуют барьерную роль недыхательных функций легких в защите организма после воздействия экстремальных факторов. У погибших в течение суток после шокогенных повреждений отмечают развитие гнойного бронхита и бронхиолита [8]. У 80% выживающих пациентов возникают альвеолиты и пневмония, которые на ранних стадиях патологического процесса носят бронхиогенный характер, а позднее — гематогенный [6].

Достоверным критерием фатального и необратимого течения РДСВ являются развивающиеся процессы организации и фиброза легочной ткани [17]. Повышенная сосудистая проницаемость приводит к накоплению в альвеолах макрофагов, лейкоцитов и тромбоцитов, выделяющих различные биологически активные вещества (БАВ), растормаживающие фибропластический процесс [30].

Кроме констатации нарушений в мукоцилиарном транспорте, мы не можем не отметить и роль механизмов местной неспецифической защиты [8, 15, 28, 32]. Клеточные механизмы местной защиты — это главным образом взаимодействие трех популяций: макрофагов, лимфоцитов и нейтрофилов [9]. Исключительное положение среди них занимают макрофаги, обладающие фагоцитарной, иммунологической и секреторной активностью. Выделяют несколько типов макрофагов легких — интерстициальные (периваскулярные и перибронхиальные), альвеолярные и макрофаги дыхательных путей. Легочные макрофаги являются составляющим компонентом системы мононуклеарных фагоцитов (СМФ), на долю которого приходится 14,9% ее клеточных элементов [11]. Основная роль в выполнении нереспираторных функций легких отводится альвеолярным макрофагам (АМ), относящимся к свободным («блуждающим», «ползающим») клеткам с уникальной способностью специальной метаболической адаптации к существованию в аэробных условиях. В настоящее время описано более 100 секретируемых АМ веществ, включающих различные энзимы, модуляторы поведения клеток и многообразные факторы естественной резистентности организма [7, 11, 22, 26, 30, 33].

Обладая полифункциональностью и значительным арсеналом секретируемых БАВ, АМ закономерно участвуют в патегенезе различных патологических состояний, возникающих в легких. Однако участие АМ в патогенезе шока и его последствий остается мало изученным. Имеются единичные наблюдения о том, что к 1-м суткам после ожога отмечается наибольшее угнетение фагоцитарной активности АМ с блокированием поглотительной и переваривающей способности [3]. Подтверждая факт снижения фагоцитарной функции, некоторые авторы прослеживали увеличение их бактерицидной способности при нарушении спонтанной миграции клеток [4]. На первых часах после термических повреждений одни исследователи констатировали высокую поглотительную способность АМ [2], а другие — самые низкие показатели фагоцитоза [10]. Полагают, что повышение заболеваемости пневмониями при ожогах может быть связано либо с системным нарушением функции АМ, либо с изменениями соотношения их субпопуляций [31]. Последнее подтверждается данными И.Р. Вазиной и др. [1], которые наблюдали к 7-м суткам после ожога нарастание количества АМ за счет мелких молодых форм, а к 14-м суткам — появление лимфоцитоподобных АМ, не обладающих полноценной фагоцитарной функцией. Спустя 6 часов после эндотоксинового шока у собак выявлено уменьшение фагоцитарной и бактерицидной способности интерстициальных и альвеолярных макрофагов, а также прослежена взаимосвязь между возникновением воспалительных фокусов, увеличением частоты летальных исходов при остром повреждении легких и нарушением антибактериальной активности макрофагов интерстиция и свободного альвеолярного пространства [28].

Отмеченная противоречивость данных о функциональной активности АМ при шоке обусловлена, по-видимому, тем фактом, что изучение этих клеточных элементов осуществлялось в искусственном отрыве от исследования морфологических основ «шокового легкого». Это подтверждается результатами предпринятого нами [16, 18, 19] комплексного и сравнительного анализов изменений клеточного состава бронхоальвеолярного смыва (БАС) совокупности с данными изучения ультраструктуры АМ и гистоструктуры легочной ткани крыс с травматическим шоком по В. Кеннону и ожоговым шоком по Н.И. Кочетыгову. Ранняя реакция организма на шокогенные повреждения сопровождалась однотипными и фазными изменениями морфофункционального состояния АМ, отличающимися в зависимости от этиологии повреждающего фактора лишь по срокам своего проявления. После тяжелой термической травмы общее количество АМ в БАС достоверно возрастало, что, в нашем представлении, могло отражать реакцию экстренной адаптации, обусловленную усиленным притоком клеток-предшественников или миграцией зрелых макрофагов из интерстиция. Однако при росте суммарного количества АМ в БАС отмечалось прогрессирующее увеличение числа нежизнеспособных клеток, что закономерно приводило к значительному уменьшению относительной доли в БАС жизнеспособных элементов, определяемым по способности поглощения метиленовой синей и HCT-тесту. Аналогичная закономерность выявлялась и на высоте торпидной фазы травматического шока. В периоде ранней реакции организма на травму в легочной ткани обнаружены АМ с различными морфофункциональными признаками. Значительная часть АМ находилась в состоянии набухания с выраженной деструкцией внутриклеточных органелл, просветлением и вакуолизацией цитоплазмы, с резким обеднением лизосомального аппарата и единичными фаголизосомами. Это сочеталось с повреждением значительного количества эпителиальных клеток, особенно альвеолоцитов II типа, и приводило к нарушению аэрогематического барьера со скоплением нейтрофилов в МЦР и отеком септальных пространств. Рост числа нежизнеспособных АМ прямо коррелировал с выраженностью различных проявлений синдрома ДВС в легких: повышенным ф и бри но- образованием и с геморрагической инфильтрацией альвеол. Но вместе с тем в легких выявлялось значительное количество молодых и жизнеспособных АМ, обладающих извилистыми контурами, активным ядром и мощным лизосомальным аппаратом.

Результаты проведенного нами морфометрического анализа свидетельствовали, что в постшоковом периоде механической и термической травмы в легких подопытных животных максимальной выраженности достигают участки ателектаза и воспалительные очаги в виде серозно-десквамативной пневмонии или обильной интерстициальной инфильтрации; наблюдается выраженная лимфоидноклеточная гиперплазия перибронхиального аппарата, увеличивается коллагенообразование в септах, окруженных нейтрофилами и макрофагами.

В нашем представлении, возникающие при шоке морфофункциональные изменения легких могут быть обусловлены совокупностью целого ряда патогенетических механизмов, связанных с деятельностью АМ. Выявленная рядом исследователей динамика содержания АМ и изменение их функциональной активности после экстремальных воздействий на организм находятся как в прямой, так и в обратной связи со структурно-функциональными проявлениями РДСВ. В частности, развитие эмфиземы легких может быть связано с дисбалансом протеолитических ферментов и их ингибиторов, в первую очередь эластазы, активатора плазминогена и альфа-І-антитрипсина, секретируемых АМ или освобождающихся при их гибели [14, 25]. Из бронхоальвеолярной жидкости больных с РДСВ выделен новый фактор роста, сходный с фактором роста тромбоцитов и являющийся пептидом с молекулярной массой 14 кДа. Предполагают, что он вырабатывается АМ и способствует пролиферации фибробластов, участвующих в репарации острых повреждений альвеолярно-капиллярного барьера [23]. Развитие воспалительного компонента РДСВ во многом связано со снижением бактерицидного потенциала АМ из-за нарушения продукции этими клетками высокореактогенных радикалов кислорода и освобождением селективных аттрактантов для полиморфноядерных лейкоцитов. Макрофаги-резиденты могут выступать в качестве триггера инфильтрации, поскольку они секретируют массу флогогенов, включая метаболиты арахидоновой кислоты [11]. Известна способность АМ непосредственно включаться в процессы гемокоагуляции путем синтеза тромбоцитактивирующего фактора и фибринолизина или опосредованно через деструкцию альвеолярно-капиллярной мембраны продуцируемыми протеолитическими ферментами [14, 17]. Последнее обусловливает также повреждение альвеолоцитов II типа и закономерно влечет за собой возникновение необратимых ателектазов и внутриальвеолярного отека. Прогрессированию ателектазов способствует также чрезмерное поглощение АМ сурфактанта при снижении его синтеза [30].

Таким образом, изложенные факты не вызывают сомнений в том, что после шокогенных повреждений возникает сложная система межклеточных взаимодействий в легких с прямыми и обратными связями. Деструктивные изменения значительного количества АМ как одно из проявлений «шокового легкого», несомненно, включают в себя и повреждение рецепторного аппарата макрофагов, что влечет за собой нарушение этих взаимодействий. Увеличение в данных условиях популяции жизнеспособных АМ является компенсаторно-приспособительной реакцией, направленной на выполнение метаболической, защитной и иммунной функций макрофагов. Однако на определенных стадиях травматической и ожоговой болезней АМ могут выступать потенциальными источниками факторов, повреждающих легочную ткань и приводящих к прогрессированию воспалительных процессов. Механизмы участия АМ в различных проявлениях РДСВ представляются весьма сложными и далеко не однозначными. Но вместе с тем есть все основания полагать, что результаты изучения клеточного состава БАС могут служить дополнительными диагностическими критериями тяжести и прогнозирования исходов шокогенных повреждений, а расшифровка роли АМ в цепи последовательности развития «шокового легкого» является перспективной задачей в плане поиска путей патогенетической терапии шока.

About the authors

A. Z. Shakirova

Author for correspondence.
Email: info@eco-vector.com

Department of Forensic Medicine

References

Supplementary files