Диагностика и дифференциальная диагностика поражений легких по-прежнему остается актуальной проблемой. Внимание исследователей привлекают методы, позволяющие изучить характер функциональных изменений в легких при различной патологии. С этой точки зрения бронхоальвеолярный лаваж (БАЛ) является доступным и перспективным неинвазивным методом, с помощью которого можно получить информацию о клетках дыхательных путей и их секретах, вовлеченных в иммунопатогенез и развитие воспалительных изменений при многих респираторных заболеваниях [18, 21, 42].
Первые исследования клеток легких, полученных из бронхоальвеолярной лаважной жидкости (БАЛЖ), были проведены еще до появления гибких бронхоскопов [26]. С развитием бронхологических методов существенно расширялись диагностические возможности в пульмонологии. Использование фибробронхоскопов, которые вошли в клиническую практику с конца 60-х годов, свело к минимуму возможные осложнения бронхоскопии и сделало БАЛ доступным методом прижизненного получения клеток, белков, липидов и других компонентов от пациентов с различной патологией органов дыхания [2, 17, 36].
Исследование бронхоальвеолярных смывов (БАС) цитологическими, иммунологическими, электронномикроскопическими, цитохимическими методами позволяет установить определенные тенденции в изменении соотношений между отдельными компонентами и дает важную информацию о процессах, происходящих непосредственно в очаге поражения — больном легком [3,17]. В результате проводимых исследований были получены важные сведения о составе клеточных и неклеточных компонентов БАЛЖ в норме и при патологии [1, 9, 14, 45, 46]. С учетом того, что диагностика на современном этапе немыслима без понимания молекулярных основ болезни, постоянно появляются новые данные о диагностических возможностях метода БАЛ при заболеваниях легких.
Клетки. Среди клеток, обнаруживаемых в БАЛЖ, доминируют альвеолярные макрофаги. В БАЛЖ здорового человека их 85—98% [6]. Эти клетки играют важную роль в системе легочной защиты и входят в состав сурфактантной системы легких, о которой будет сказано ниже. Установлено, что структурно-функциональная гетерогенность макрофагов имеет определенную диагностическую ценность [6, 10, 11, 20]. Выделяют следующие основные морфологические типы альвеолярных макрофагов [16]: 1) молодые неактивные макрофаги; 2) биосинтезирующие — мелкие базофильные альвеолярные макрофаги; 3) секретирующие — крупные светлые макрофаги с вакуолизированной цитоплазмой; 4) фагоцитирующие — крупные клетки с различными включениями, в том числе с сохранившимися или разрушенными микроорганизмами; 5) макрофаги со смешанной функцией и др. Для туберкулеза характерно следующее соотношение субпопуляций альвеолярных макрофагов: биосинтезирующие >40%, фагоцитирующие >50%, секретирующие <10%. В то же время при саркоидозе органов дыхания наблюдается резкое возрастание секретирующих клеток (>50%) и снижение фагоцитирующих (<40%) и биосинтезирующих (<10%).
Одной из характеристик, отражающих состояние этих клеток, является их жизнеспособность. Жизнеспособность альвеолярных макрофагов у практически здоровых людей составляет 90—95%, снижаясь при некоторых заболеваниях (СПИД, хронические интоксикации). Следует иметь в виду, что на жизнеспособность клеток влияет и правильность техники получения лаважа: соблюдение изотоничности раствора NaCl, pH среды, хранение полученной БАЛЖ при определенной температуре и т.д. Кроме того, по мнению ряда авторов, отсасывание лаважной жидкости шприцем меньше повреждает альвеолярные макрофаги, чем использование для этой цели мощного электроотсоса [11].
В БАЛЖ присутствуют также эпителиальные клетки и клетки, мигрировавшие из кровеносного русла, — эозинофилы, базофилы, лимфоциты, нейтрофилы. В эндопульмональной цитограмме здоровых людей обнаруживаются лимфоциты (7—12%), нейтрофилы (1-2%) [16, 20]. Для различных патологических состояний легких характерны особенности клеточного состава БАЛЖ. Так, при идиопатическом легочном фиброзе значительно возрастает количество полиморфноядерных клеток [33, 43, 46], при саркоидозе наблюдается лимфоцитоз (24-60% и более) [5, 6, 10, 12, 15, 20, 33], при бронхиальной астме увеличивается число эозинофилов и нейтрофилов. Все эти изменения хорошо коррелируют с активностью процесса, по мере клинического улучшения нормализуется и цитограмма БАЛЖ. В настоящее время соотношение субпопуляций Т-лимфоцитов определяют с помощью диагностикумов на основе моноклональных антител. Важным является соотношение CD4+/CD8+ клеток. Оно дает возможность судить о местном состоянии иммунной реактивности. Например, при саркоидозе преимущественно увеличивается число CD4+ клеток (хелперов), а у курящих и при аллергических альвеолитах — CD8+ (супрессоров) [31, 41].
Обнаружение в БАЛЖ опухолевых клеток, специфических элементов при гистиоцитозе X, липопротеинсодержащих субстанций при альвеолярном протеинозе и эпителиоидных клеток при саркоидозе приравнивает БАЛ по своей исключительной диагностической ценности к биопсии [3].
Сурфактантная система легких. Исследование в БАЛЖ компонентов сурфактанта легких оправдано тем важным патогенетическим значением, которое имеют нарушения в системе легочного сурфактанта для развития патологии органов дыхания [7, 32]. Сурфактант — поверхностно-активное вещество, выстилающее поверхность альвеол и предотвращающее их спадение в конце выдоха. Значение сурфактанта не ограничивается только снижением сил поверхностного натяжения в альвеолах. Он также играет существенную роль в системе легочной защиты.
Клеточный компонент сурфактантной системы легких представлен двумя типами клеток: первый — пневмоциты II типа, которые синтезируют и секретируют на поверхность альвеол липиды и белки, входящие в состав сурфактанта, а также участвуют в обновлении поверхностно-активной выстилки путем ее обратного захвата, ресинтеза и ресекреции; второй — альвеолярные макрофаги, которые участвуют в удалении и утилизации «отработанного» сурфактанта [50].
Сурфактант является сложной гетерогенной системой, состоящей на 90% из липидов и на 5—10% из белков. Большинство липидов представлено фосфолипидами, из которых 70—80% составляет фосфатидилхолин (точнее, дипальмитоилфосфатидилхолин). Содержатся также фосфатидилглицерол, фосфатидилинозитол, фосфатидилсерин, сфингомиелин, фосфатидилэтаноламин. Из других липидов присутствуют холестерол и его эфиры, триацилглицеролы, жирные кислоты [38]. Именно фосфолипиды благодаря своей биполярности обеспечивают поверхностно-активные свойства сурфактанта.
Изменение общего содержания фосфолипидов, а также их отдельных фракций в БАЛЖ свидетельствует о повреждении секретирующих клеток и о вовлечении в патологический процесс альвеолярного эпителия. Обнаруживаемые закономерности имеют определенную диагностическую ценность. Так, у пациентов с идиопатическим легочным фиброзом количество общих фосфолипидов значительно снижено по сравнению со здоровыми людьми, при этом доля фосфатидилглицерола меньше, а фосфатидилинозитола больше, чем в норме [43]. Резко уменьшается содержание фосфолипидов и при туберкулезе легких [13]. Эти данные дополняют результаты исследования функционального состояния пневмоцитов II типа, обнаруживаемых в БАЛЖ на разных этапах развития экспериментального туберкулезного процесса у морских свинок. На электронно-микроскопическом уровне были выявлены разной степени выраженности изменения ультраструктуры этих клеток, говорящие об изменении внутриклеточного синтеза и секреции сурфактанта, постепенном развитии деструктивных поражений [8]. Есть сведения о том, что у больных с хроническими неспецифическими заболеваниями легких статистически достоверно уменьшается соотношение фракций фосфатидилхолин/сфингомиелин [5, 7, 38].
Изучается роль и состав белковой фракции сурфактанта. На сегодняшний день известно 4 белка, ассоциированных с сурфактантом (SP — surfactant protein): SP-А, SP-B, SP-C, SP-D. Два из них (SP-B и SP-C) являются гидрофобными, они способствуют распределению фосфолипидов в виде мономолекулярного слоя на поверхности раздела фаз в альвеолах [32]. С гидрофильными белками (SP-A и SP-D) связывают защитные свойства сурфактанта. Доказано, что они усиливают фагоцитоз бактерий и вирусов альвеолярными макрофагами, способствуют выработке этими клетками кислородных радикалов (факторов бактерицидности), регулируют продукцию цитокинов и иммуноглобулинов альвеолярными макрофагами и пневмоцитами II типа [23, 27, 37]. Значение белков сурфактанта в развитии патологии легких еще окончательно не выяснено [28, 29]. Однако исследования в этом направлении весьма перспективны, учитывая влияние белков на метаболизм и перераспределение фосфолипидов в альвеолах, а также широкий спектр иммуномодулирующих эффектов.
Цитокины. Особый интерес вызывают исследования цитокинов — белков-медиаторов различных клеточных реакций. К настоящему времени их изучено более 40. К ним относятся α-, β- и γ-интерфероны, интерлейкины, колониестимулирующие факторы, факторы некроза опухолей (α и β) и др. Они участвуют во всех видах иммунного и воспалительного ответа как на индукционном, так и на эффекторном этапе [34]. Цитокины нередко называют клеточными гормонами. Это обусловлено тем, что, подобно гормонам, цитокины взаимодействуют со специфическими клеточными рецепторами, осуществляя аутокринную (в отношении клеток-продуцентов), паракринную (in situ) и эндокринную (на отдаленные клетки-мишени) регуляцию [4]. В тканях действие некоторых из них приводит к избирательной активации и привлечению в патологический очаг определенного типа лейкоцитов (хемотаксис). За это свое свойство они получили другое название — хемокины [39, 49].
Избирательность действия определенного типа цитокинов обусловлена связыванием со специфическими рецепторными G-белками на поверхности клеток-мишеней [39]. Активация рецептора ведет к каскаду внутриклеточной активации, включая продукцию инозитолтрифосфата, высвобождение внутриклеточного кальция, активацию протеинкиназы С. Связывание цитокина с рецептором активирует также связанные с гуанозинтрифосфатом белки из семейств Ras и Rho. Rho-белки, к примеру, участвуют в передвижении клеток посредством регуляции актин-зависимых процессов, таких как искривление мембран, формирование псевдоподий и образование локальных адгезивных комплексов. Таким образом, рецепторы цитокинов активируют множество путей внутриклеточной сигнализации, которые ответственны за изменение функционального состояния клеток [4, 39].
В развитии патологии легких имеет значение множество факторов: инфекция, аллергия, аутоиммунные нарушения, врожденная патология обмена веществ и др. В результате морфологических исследований удалось выяснить, что в основе развития ряда заболеваний лежит альвеолит [19, 22, 33], например Т-клеточный альвеолит при саркоидозе, нейтрофильный при идиопатическом легочном фиброзе и т.д. Однако до настоящего времени молекулярные механизмы таких специфических изменений в легких не изучены. К их происхождению могут быть причастны цитокины.
На самых ранних этапах заболевания в ответ на любое повреждение и связанное с ним нарушение гомеостаза тканевые клетки начинают продуцировать интерлейкин-1 (ИЛ-1) и фактор некроза опухолей-α ( ФНО-α). ИЛ-1 и ФНО-α регулируют продукцию и дифференцировку иммунокомпетентных и воспалительных клеток, служат сигналом для выработки многих других медиаторов — ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-6, γ-интерферона и др., т.е. обладают очень широким спектром действий [4]. Они являются наиболее ранними провоспалительными агентами [39]. В частности, обнаружение ИЛ-1 и ФНО-α в БАЛЖ доказывает наличие активного воспалительного процесса в альвеолах [35]. Остается загадкой, как при таком разнообразии эффектов ответная реакция организма оказывается сугубо специфичной для данного конкретного заболевания. По-видимому, в этом принимают участие и другие медиаторы межклеточных взаимодействий.
В ряде случаев выявление повышенных концентраций некоторых цитокинов в БАЛЖ имеет прогностическое значение. Известно, что в исходе альвеолита при хронизации процесса или при отсутствии адекватного лечения может развиться пневмофиброз. Это состояние связано с пролиферацией и гиперфункцией фибробластов. Открытие химических медиаторов фиброгенеза (в частности, обсуждается роль ИЛ-1, ИЛ-6) и обнаружение их в БАЛЖ больных в фазе острого альвеолита позволяет прогнозировать возможное развитие фиброзных изменений и корректировать терапию [4, 24, 44]. Существует также ряд «противовоспалительных» цитокинов, обладающих иммуномодулирующим действием, таких как ИЛ-10, TGF-β (transforming growth factor-β). У некоторых больных саркоидозом, в БАЛЖ которых было обнаружено повышенное содержание этих веществ, наблюдалась спонтанная регрессия изменений в легких. Однако связь между этими явлениями окончательно не установлена [53].
Изучается роль ИЛ-4, ИЛ-5 и эотаксина в привлечении эозинофилов в дыхательные пути больных бронхиальной астмой, эозинофильными пневмониями [30]. Гранулематозные повреждения легочной ткани (при саркоидозе, лепре, туберкулезе) могут быть опосредованы действием таких факторов, как ФНО, ИЛ-6, ИЛ-8, IP-10 (interferon-inducible protein-10), MIP-lα (macrophage inflammatory protein -lα) и др. [31, 35, 41, 44, 47, 48, 52].
На сегодняшний день интересы исследователей не ограничиваются только определением содержания цитокинов в БАЛЖ. Внимание ученых привлекает исследование способности клеток БАЛЖ продуцировать и секретировать цитокины. Известно, что ИЛ-1 и ФНО — продукты главным образом активированных макрофагов; основными клеточными источниками ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5 являются Т-лимфоциты, тучные клетки и эозинофилы; ИЛ-10 синтезируется, как правило, Т-хелперами [4, 34, 53]. И хотя строгого разграничения тут нет, изучая способность к синтезу и секреции цитокинов культурами клеток, выделенных из БАЛЖ больных с патологией легких, можно с большей достоверностью судить об источниках медиаторов воспаления. С другой стороны, продукция цитокинов отражает функциональное состояние клеток, от которых зависит течение заболевания.
В исследованиях in vitro было обнаружено, что микобактерии туберкулеза (или компоненты их клеточной стенки) стимулируют мононуклеарные фагоциты к усиленному синтезу ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО. При изучении культур клеток, полученных от больных активным туберкулезом (БАЛ подвергались участки легкого, вовлеченные в патологический процесс, и интактные), это наблюдение подтвердилось. Клетки, полученные из воспалительных очагов, синтезировали значительно больше цитокинов, чем клетки из непораженных сегментов. Как оказалось, локальный синтез ИЛ-1β, ИЛ-6, ФНО-α может играть роль в формировании гранулем, инфильтратов и каверн в местах поражения туберкулезом. При попадании в кровоток эти цитокины могут обусловливать лихорадку, потерю веса, слабость и т.д. [35].
В ряде случаев уровень спонтанной секреции цитокинов культурами клеток БАЛЖ имеет прогностическое значение. Так, при изучении культур альвеолярных макрофагов, выделенных от больных саркоидозом, было обнаружено, что пациенты со значительно увеличенной продукцией ФНО-α имели склонность к прогрессированию заболевания и рецидивированию, в то время как у лиц с нормальным уровнем синтеза ФНО-α альвеолярными макрофагами наблюдалось стабильное течение саркоидоза и даже обратное развитие изменений в легких [51]. Обнаружена взаимосвязь между усиленной продукцией ФНО-α альвеолярными макрофагами у крыс с сепсисом и развитием у них респираторного дистресс-синдрома [40].
Выяснение молекулярных основ патологии легких, диагностика, прогнозирование течения заболеваний — еще не полный перечень областей возможного применения данных, полученных при исследовании цитокинов в БАЛЖ. Если будет обнаружена четкая взаимосвязь между повышенным содержанием медиатора определенного типа и развитием специфических для какого-либо заболевания изменений в легких, сами цитокины (или антитела к ним) можно будет использовать для коррекции ряда межклеточных взаимодействий [34, 39].
Таким образом, исследование БАЛЖ может подтверждать гистологические и цитологические диагнозы при различных болезнях легких, дает возможность прогнозировать течение заболевания и оценить эффективность проводимой терапии. Мы попытались обобщить имеющиеся в литературе сведения об исследованиях клеточного и неклеточного компонентов сурфактанта легких, цитокинов в составе БАЛЖ. И хотя работы в этом направлении ведутся достаточно интенсивно, однозначно судить о диагностической (клинической) ценности изучаемых показателей пока рано. Представляется целесообразным их дальнейшее исследование с позиций, основанных на современных знаниях о функциональном состоянии клеток легких при патологии и о молекулярных механизмах их взаимодействия друг с другом. Это позволит определить дальнейшие перспективы использования бронхоальвеолярного лаважа в качестве диагностического метода в пульмонологии.
Литература
1. Биохимическое исследование бронхоальвеолярных смывов (критерии активности воспалительного процесса) / Письмо-рекомендация; Сост. В.П. Верболович, Л.Ц. Иоффе и др. — Алма-Ата, 1983.
2. Бронхоскопические исследования в диагностике неспецифических заболеваний легких: Метод, рекомендации / Сост. В.А. Герасин. — Л.,1988.
3. Виснер Б., Лених Р., Райхельт Д. и др. // Пробл. туберкулеза. - 1988. - № 3. - С.23-25.
4. Вядро М.М., Навашин С.М. // Антибиотики и химиотерапия. - 1989. -Т. 34, № 11. - С. 863-869.
5. Герасин В.А., Илькович М.М., Паламарчук Г.Ф. и др. // Сб. трудов ЦНИИТ. - М., 1988. - С.123-125.
6. Диагностический бронхоальвеолярный лаваж при болезнях органов дыхания (Метод, рекомендации; Сост. Л.К. Суркова, А.С. Шпаковская и др.). — Мн., 1996.
7. Ерохин В.В. // Пробл. туберкулеза. — 1996. — № 5. — С. 44-46.
8. Ерохин В. П., Филиппенко Л. Н., Давыдов А. П. // Сб. трудов ЦНИИТ. - М., 1988. - С.142-149.
9. Залесская Ю.М., Васильев В.Ю. // Сб. трудов ЦНИИТ. - М., 1988. -С.115-118.
10. Николаева Г.М., Дорожкова И.Л., Болотов П.Н. // Сб. трудов ЦНИИТ. - М., 1988. - С.104—108.
11. Николаева Г.М. //Лабор. дело. - 1988. — № 3. — С. 59-61.
12. Озерова Л. В., Хмелькова Н.Г., Евгущенко Г.В. /I Сб. трудов ЦНИИТ. - М., 1988. - С.29-33.
13. Скряги на Е.М., Абрамовская А.К., Гуревич Г.Л. // Пробл. туберкулеза. — 1998. — № 4. — С. 51—53.
14. Степанян Н.Э., Каменская Г.О., Жукова Н.Л. // Сб. трудов ЦНИИТ. - М., 1988. - С.128-132.
15. Трошева М.Ю., Кудрявицкий A.M. // Пробл. туберкулеза. — 1988. -№3,- С. 60-65.
16. Филиппов В.П. // Сб. трудов ЦНИИТ. - М.. 1988. - С. 24-29.
17. Филиппов В.П., Лебедев К.М., Крюков В.Л. и др. // Пробл. туберкулеза. — 1988. - № 3. — С. 65-67.
18. Филиппов В.П., Ловачева О.В. // Сб. трудов ЦНИИТ. — М., 1988.-С. 5-16.
19. Филиппов В.П., Хмелькова Н.Г., Ловачева О.В. //Тр. междунар. симпоз. — Тбилиси, 1984. — С. 32—35.
20. Хмелькова Н.Г. Диагностика диффузных заболеваний легких с использованием метода бронхоальвеолярного лаважа: Автореф. дис.... канд. мед. наук. — М.,1986.
21. Хоменко А.Г. //Сб. трудов ЦНИИТ. - М., 1988. - С.16-21.
22. Хоменко А.Г., Филиппов В.П., Хмелькова Н.Г. и др. Диссеминированные процессы в легких. — Л., 1984. — С. 56—58.
23. Blau H., Riklis S., Kravtsov V. etal. //Amer. J. Physiology. — 1994. - V.266 (Pt 1). - P. 148-155.
24. Carre P., Leophonte P. // Revue des Maladies Respiratoires. - 1993. - V.10(3). - P.193-207.
25. Cholett-Martin S., Rousset F., Chastre J. et al. // Lancet. — V. 344. -P. 1440.
26. Cohen A, Cline M.S. // J.Clin. Invest. - 1971. - V. 50. - P. 1390-1398.
27. Haagsman H.P. //Applied Cardiopulm. Pathophysiology. — V. 5, suppl.3. - P. 50-53.
28. Hamm H., Lü hrs J., Guzman J. // Chest. - 1994. - V. 106. -P.1766-1770.
29. Hanaoka M., Fujimoto K. //Jap. J. Thoracic Dis. — 1996. — V.34, N3. - P. 259-265.
30. Hogan S.P., Mould A.W., Young J.M. etal. // Immunology & Cell Biology. - 1998. - V.76. - P. 454-460.
31. Iida Keiko, Kadota Jun-Ichi, Kawakami Kaoru et al. // Thorax.-1997. - V. 52. - P. 431-437.
32. Johansson J., Curstedt Т., Robertson B. // Eur. Respir. J. — 1994. -V. 7.-P. 372-391.
33. Kalra Lalit, Verma Kusum, Pande J.N. et al. // Indian J. Med. Res. - 1984. - V.79. - P.697-703.
34. Kelso A. // Immunology & Cell Biology. - 1998. - V.76. - P. 300-317.
35. Law K., Weiden M., Harkin T. et al. //Amer. J. Respir. Crit. Care Med. -1996. - V.153, N 2. - P.799-804.
36. Leonard C., Tormey V.J., O’Keane С et al. // Eur. Respir. J. — 1997. - V.10 (12). - P. 2722-2724.
37. Lesur O., Bouhadiba Т., Melloni B. et al. // Intern. J. Exp. Pathol. - 1995. - V.76. - P. 287-298.
38. Low R.B., Davis G.S., Bell Dianne Y. et al. //Thorax. - 1987.-V.42. - P. 926-932.
39. Luster A. D. // New Engl. J. Med. - 1998. - V. 338. - P. 436-445.
40. Ming-Shyan Huang, Chin Chin, Hsiao-Ching Jao et al. // Eur. Respir. J. - 1998. - V.12, Suppl.28. - P. 317.
41. Prior C, Knight R.A., Herold M. et al. // Eur. Respir. J. - 1996. -V. 9, N1.-P. 47-53.
42. Reynolds Herbert Y. //Amer. Rev. Respir. Dis. - 1987. - V. 135.-P. 250-263.
43. Robinson P.C., Watters L.C, King Т.Е. et al. // Amer. Rev. Respir. Dis. - 1988. - V.137. - P. 585-591.
44. Sahashi Koichi, Ina Yasutaka Takadaa Katsutoshi et al. // Chest. - 1994. -V. 106. - P. 156-160.
45. Springmeyer St.C. // Chest. - 1987. - V. 92. - P. 771-772.
46. Stoller J. K., Rankin J. A. // Chest. - 1987. - V. 92. - P. 839-843.
47. Sugiyama Y, Kasahara Т., Mukaida N. etal. //Intern. Med. — 1997. - V. 36, N 12. - P. 856-860.
48. Takizava H, Satoh M., Okazaki H. et al. // Clin. Exper. Immun.- 1997. - V.107, N 1. - P.175-181.
49. Weber J., Meyer К. С, Banda P. et al. //Amer. Rev. Respir. Dis. -1989. - V.140. - P.1450-1454.
50. Wright J.R., Dobbs L.G. // Annu. Rev. Physiol. - 1991. - V. 53. - P. 395-414.
51. Ziegenhagen M.W., Benner U.K, Zissel G. et al. // Amer. J. Respir. Crit. Care Med. - 1997. - V.156. - P.1586-1592.
52. Ziegenhagen M.W., Schrum S., Zissel G. et al. // J. Invest. Med.-1998. -V.46. N5.- P. 223-231.
53. Zissel G, Homolka J., Schlaak J. et al. //Amer. J. Respir. Crit. Care Med. - 1996. -V. 154. - P. 713-719.
Медицинские новости. – 2000. – №9. – С. 18-21.
Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.