Сурфактант для недоношенных новорожденных детей: что это такое, роль, применение, свойства. Легочный сурфактант Сурфактант легочных альвеол препятствует

Биофизические функции

• Профилактика коллапса альвеол и легких во время выдоха
• Поддержка инспираторного открытия легких
• Профилактика отека легких
• Стабилизация и поддержка раскрытыми мелких дыхательных путей
• Улучшение мукоцилиарного транспорта
• Удаление мелких частиц и отмерших клеток из альвеол в дыхательные пути

Иммунологические, небиофизические функции

• Фосфолипиды подавляют пролиферацию, продукцию иммуноглобулинов и цитотоксичность лимфоцитов
• Фосфолипиды ингибируют цитокины, секретируемые макрофагами
• СБ-А и СБ-D способствуют фагоцитозу, хемотаксису и оксидативным повреждениям макрофагов
• Нейтрализация эндогенных медиаторов СБ-А и СБ-D, опсонизирующих различные микроорганизмы
• Захват бактериальных токсинов СБ-А и СБ-D

Изменения в системе сурфактанта при различных заболеваниях

Ингибирование сурфактанта

Функции сурфактанта могут нарушаться многими веществами: белками плазмы крови, гемоглобином, фосфолипазами, билирубином, меконием, жирными кислотами, холестеролом и др. Токсическим воздействием на сурфактант обладают кислород и его соединения, ингаляция мелких частиц, содержащих кремний, никель, кадмий, различные органические соединения, газы (например, хлороформ, галотан), многочисленные лекарственные препараты. Относительно более низкое содержание белков сурфактанта у недоношенных детей по сравнению со взрослыми делает их систему сурфактанта более чувствительной к различным повреждающим факторам.

Первичный дефицит сурфактанта

Важность системы сурфактанта в патофизиологии РДС новорожденных была открыта Avery и Mead. Вывод, что причиной РДС является первичный дефицит сурфактанта вследствие незрелости пневмоцитов II типа, был позднее подтвержден огромным количеством клинических исследований. Наиболее выраженные особенности системы сурфактанта у новорожденных с РДС: снижение общей концентрации всех фосфолипидов, относительной концентрации фосфатидилглицерола, дипальмитоилфосфа-тидилхолина, СБ-А. Сурфактант начинает синтезироваться пневмоцитами II типа приблизительно с 22-й недели гестации.

Количество сурфактанта в этих клетках и число пневмоцитов с гестационным возрастом увеличиваются. Новорожденные с РДС имеют пул сурфактанта около 10 мг/кг, в то же время у здоровых новорожденных он составляет приблизительно 100 мг/кг.

Врожденные нарушения синтеза сурфактанта

В настоящее время РДС рассматривается как мультифакторное заболевание, которое связано не только с первичным дефицитом сурфактанта. Основными методами диагностики врожденных нарушений синтеза сурфактанта являются генетический и иммуногистохимический анализ, биопсия легких. Генетические изменения, нарушающие метаболизм сурфактанта и приводящие к снижению оксигенации, являются причинами развития тяжелой ДН в периоде новорожденности. Первые публикации, описывающие заболевания, связанные с ними, датируются началом XXI в. Были выявлены мутации генов, отвечающих за синтез СБ-В, СБ-С и белка АВСАЗ, транспортирующего фосфатидилхолин и фосфатидилглицерол в ламеллярные тела, что необходимо для поддержания гомеостаза сурфактанта.

Врожденный дефицит СБ-В - аутосомно-рецессивное заболевание, впервые описанное в 1993 г. К настоящему времени идентифицировано около 30-40 мутаций гена, ответственного за синтез данного белка, что приводит к значительному снижению его выработки. Мутация диагностируется с частотой 1 на 1000-3000 человек, однако клинические проявления крайне редки и составляют 1 на 1 000 000 живорожденных. Заболевание чаще встречается у доношенных детей, проявляется тяжелой ДН, осложняющейся синдромом легочной гипертензии, что приводит к летальному исходу.

Заболевание легких, связанное с мутацией гена, отвечающего за синтез СБ-С, и передающееся по аутосомно-доминантому типу наследования, было описано Nogee. Он обнаружил генетическую аномалию, связанную с нарушением синтеза СБ-С, которая проявлялась интерстициальным легочным заболеванием в нескольких поколениях одной семьи. В 2002 г. была диагностирована еще одна мутация гена, ответственного за синтез СБ-С. В настоящее время идентифицировано более 40 мутаций. Первые клинические симптомы и тяжесть течения заболевания крайне вариабельны. В 10-15% случаев оно может манифестировать в период новорожденное. В остальных случаях заболевание проявляется в первые 6 месяцев жизни, что считается благоприятным прогностическим признаком.

Врожденное нарушение синтеза белка АВСАЗ, наследуемое по аутосомно-рецессивному типу, - менее изученное, но наиболее распространенное заболевание по сравнению с вышеуказанными. Недавно найдена еще одна причина фатального дефицита сурфактанта у доношенных детей -мутация гена АВСАЗ, который, вероятно, отвечает за созревание ламеллярных тел и продукцию сурфактанта. Впервые заболевание было диагностировано в 2004 г. В настоящее время идентифицировано более 150 мутаций, связанных с нарушением метаболизма данного белка. Частота встречаемости в популяции не изучена. Клинически заболевание протекает как тяжелый РДС. Патогенетической терапии для данной группы заболеваний в настоящее время не разработано. В большинстве случаев проводится заместительная терапия препаратами сурфактанта, однако терапевтический эффект кратковременен или отсутствует. Единственным методом лечения является трансплантация легких, частота осложнений после которой остается высокой. Необходимость ее проведения определяется степенью выраженности ДН. В большинстве случаев прогноз для жизни неблагоприятен и зависит от степени выраженности дефицита одного из белков сурфактанта и/или АВСАЗ, компонентов эндогенного сурфактанта, а также диагностических возможностей клиники.

Аспирация мекония

В присутствии мекония изменяется фосфолипидная структура сурфактанта, уменьшается его способность снижать поверхностное натяжение, отмечено снижение концентрации СБ-А и СБ-В, LA-фракции. Herting и соавт. сравнивали устойчивость различных препаратов сурфактанта к ингибирующему эффекту мекония in vitro. Более устойчивыми оказались новые синтетические препараты (Venticute, Surfaxin) по сравнению с модифицированными натуральными (такими как Curosurf, Alveofact и Survanta).

Бронхолегочная дисплазия

У новорожденного, выздоравливающего после РДС, количество фосфатидилглицерола в сурфактанте растет. При РДС, прогрессирующем в БЛД, это менее выражено вследствие возможного повреждения альвеолоцитов II типа, что отмечалось у недоношенных детенышей бабуинов, выздоравливающих после РДС. У этих животных пул альвеолярного сурфактанта после его введения при рождении и еще 6 дней на ИВЛ составлял приблизительно 30 мг/кг и не увеличился после второй дозы.

Врожденная диафрагмальная грыжа

Основные характеристики этого заболевания - легочная гипоплазия и легочная гипертензия. Данные о дефиците сурфактантной системы при ВДГ противоречивы.

Легочное кровотечение

Легочное кровотечение - одна из причин тяжелой ДН у новорожденных, развивается у 3-5% пациентов с РДС. Гемоглобин, белки плазмы крови, липиды клеточных мембран являются ингибиторами сурфактанта.

Клиническое применение сурфактанта

Респираторный дистресс-синдром

Физиологические последствия назначения сурфактанта новорожденным сРДС:

• увеличение ФОЕ;
• повышение оксигенации;
• снижение ЛСС;
• улучшение легочной растяжимости.

Исследования показали снижение неонатальной смертности и уменьшение частоты легочной баротравмы (пневмоторакс и ИЭЛ) у детей, которым вводили сурфактант. В основном тестировались 2 стратегии использования сурфактанта. Первая - применение вскоре после рождения с целью профилактики РДС и повреждения легких механической вентиляцией («профилактическое применение»). Вторая - в возрасте 2-24 ч жизни, после установления диагноза РДС («лечебное применение»).

Кроме профилактического применения описано так называемое раннее (до возраста менее 2 ч жизни), и анализ этих исследований тоже показал результаты лучше, чем при отсроченном введении: уменьшение баротравмы легких, риска смерти и частоты развития ХЗЛ.

По мере расширения клинического применения нСРАР опыт показал, что многие новорожденные даже очень малых сроков гестации не будут нуждаться в ИВЛ и сурфактанте. Ретроспективные клинические исследования продемонстрировали уменьшение применения сурфактанта в такой популяции без увеличения частоты БЛД, смертности или других осложнений недоношенности. С учетом этих данных были проведены крупные международные исследования сравнения раннего нСРАР с интубацией и «профилактическим» введением сурфактанта: COIN, CURPAP и SUPPORT. Анализ этих исследований показал, что рутинное раннее применение нСРАР и назначение сурфактанта только после перевода на ИВЛ снижают риск ХЗЛ или смерти по сравнению с интубацией и профилактическим введением сурфактанта. Но если дети с массой тела менее 1300 г нуждаются в интубации сразу после рождения для проведения реанимационных мероприятий или вследствие тяжелой ДН, они должны получить сурфактант как можно скорее, в большей степени профилактически.

Хотя у большинства новорожденных отмечается стойкий клинический эффект после введения сурфактанта, около 20-30% больных резистентны к терапии. Эти новорожденные могут кроме РДС иметь другие заболевания: пневмонию, легочную гипоплазию, ПЛГ, РДСВ («шоковое легкое») или ВПС. Большой объем вводимой больному жидкости, особенно коллоидных растворов, высокое FiC>2, низкое PEEP, большой ДО, экстремальная недоношенность тоже могут снижать эффективность сурфактанта.

Самое тяжелое осложнение, возникающее при лечении сурфактантом, - легочное кровотечение. Оно встречается при введении как синтетического, так и естественного препаратов сурфактанта. Наблюдается главным образом у самых маловесных новорожденных. Появление легочного кровотечения связывают с функционирующим ОАП и повышением легочного кровотока после введения сурфактанта.

Возможно, адекватный подбор PEEP или применение ВЧ ИВЛ до введения сурфактанта повысят его эффективность и уменьшат скорость инактивации. Использование антенатальных кортикостероидов повышает эффективность экзогенного сурфактанта и снижает необходимость в повторных дозах.

Сейчас отсутствуют данные, что экзогенный сурфактант подавляет синтез и секрецию эндогенного и, вероятно, даже имеет некоторое благоприятное влияние на созревание легких.

Аспирация мекония

Аспирация мекония - одно из наиболее тяжелых респираторных заболеваний у доношенных детей. Терапия сурфактантом может спасти жизнь некоторым детям с аспирацией мекония. Американская академия педиатрии рекомендует при аспирации мекония применять сурфактант.

Еще один метод использования сурфактанта при аспирации - лаваж трахеобронхиального дерева разведенным сурфактантом.

Врожденная пневмония

Несколько клинических исследований показали улучшение обмена газов в легких без сопутствующих осложнений. Исследование Lotze и со-авт. было направлено на выявление пользы от сурфактанта при лечении доношенных детей с ДН, в том числе больных сепсисом с пневмонией. Терапия сурфактантом повышала оксигенацию и снижала необходимость в ЭКМО. Рекомендуется Американской академией педиатрии.

Легочное кровотечение

Несколько обсервационных исследований показали повышение оксигенации у детей с идиопатическим легочным кровотечением или с легочным кровотечением у больных с РДС и САМ. Стандартом лечения пока не является.

Респираторный дистресс-синдром взрослого типа

Частота РДСВ, требующего ИВЛ у доношенных и почти доношенных детей, оценивается как 7,2 на 1000 живорожденных. Недавно проведенное рандомизированное исследование эффективности сурфактанта у детей от рождения до 18 лет при РДСВ не показало никакого эффекта по сравнению с плацебо.

Бронхолегочная дисплазия

Несколько работ показали временное улучшение респираторных функций после лечения, улучшение состава и функции эндогенного сурфактанта. Применение синтетического пептидсодержащего сурфактанта (Lucinactant) с целью профилактики БЛД на ее частоту не повлияло. Следует отметить, что дети группы лечения реже госпитализировались по поводу респираторных проблем после выписки домой (28,3% vs 51,1%; Р=0,03).

Естественный vs искусственный

Обе разновидности препаратов сурфактанта доказали свою клиническую эффективность в лечении РДС, но предпочтительнее оказался естественный, вероятно, из-за содержания в нем белков натурального сурфактанта. Для естественных сурфактантов характерно более быстрое начало действия, которое позволяет раньше снизить параметры ИВЛ и FO 2 .

В состав синтетического препарата люцинактанта (Surfaxin) входит соединение аминокислот с активностью, подобной СБ-В. Моуа и Sinha в международных рандомизированных мультицентровых исследованиях сравнивали его эффективность с препаратами Exosurf, Survanta и Curosurf. Люцинактант ни в чем не уступал этим препаратам.

Натуральные модифицированные сурфактанты различаются по своему составу, концентрации фосфолипидов, протеинов, вязкости и объему назначения.

Наиболее изучены 3 натуральных сурфактанта - берактант (Survanta), кальфактант (Infasurf) и порактант альфа (Curosurf); последний из них содержит наибольшее количество фосфолипидов в наименьшем объеме. Метаанализ 5 исследований сравнения порактанта альфа с берактантом показал снижение смертности при лечении порактантом альфа. Большое ретроспективное исследование в США изучало исходы лечения тремя препаратами сурфактанта (берактант, кальфактант, порактант альфа) в 322 отделениях реанимации и интенсивной терапии (51 282 недоношенных новорожденных) с 2005-го по 2010 г. Не было отмечено разницы в частоте СУВ, БЛД и/или смертности. Авторы считают, что препараты имеют одинаковую клиническую эффективность.

В настоящее время в РФ представлены 3 импортных препарата сурфактанта: Curosurf, Alveofact и Survanta. Эффективность Curosurf и Alveofact сравнивалась в 2 клинических исследованиях, в которых не было выявлено разницы в исходах. Следует отметить, что концентрация фосфолипидов в 1 мл вещества в Curosurf в 2 раза больше, чем в Alveofact.

Существуют отечественные препараты сурфактанта, но эффективность их автору неизвестна.

Техника введения

Сурфактант обычно применяется болюсно, через тонкий катетер, введенный в ЭТТ. Дозу, если ее считают большой, иногда вводят за 2 раза. После этого больного присоединяют к дыхательному контуру ИВЛ или помогают продвижению сурфактанта при помощи дыхания мешком.

Методика INSURE (INtubate-SURfactant-Extubate), заключающаяся в интубации, введении сурфактанта и быстрой экстубации на нСРАР, показала снижение частоты БЛД. Следует отметить, что стабильного ребенка на нСРАР не следует специально интубировать для введения сурфактанта, в том числе и для INSURE.

Описано применение сурфактанта через тонкий зонд во время спонтанного дыхания на нСРАР. Методика кажется многообещающей, и интерес к ней растет. В исследованиях отмечалось снижение необходимости в ИВЛ и частоты БЛД.

Аэрозольное введение сурфактанта пока не рекомендовано, хотя и продолжает исследоваться.

Противопоказания

Относительными противопоказаниями для введения сурфактанта считают:

• врожденные аномалии, несовместимые с жизнью;
• гемодинамическую нестабильность;
• активное легочное кровотечение.

Мониторинг (до, во время и после введения)

• FiO 2 >2, параметры ИВЛ;
• экскурсии грудной клетки, ДО, аускультативная картина;
• SpO 2 , ЧСС, АД;
• рентгенография органов грудной клетки;

Осложнения

Большинство осложнений применения сурфактанта носят транзиторный характер и редко надолго дестабилизируют состояние больного. Они связаны в основном с самой манипуляцией: введение жидкости в трахею, поворот головы, шеи могут привести к брадикардии, цианозу, повышению или снижению АД, рефлюксу сурфактанта в ЭТТ.

Самое тяжелое осложнение после введения сурфактанта - легочное кровотечение, которое отмечается у 1-5% детей.

Лечение сурфактантом

Синтез достаточного количества сурфактанта в эпителиальных клетках легких начинается с 34-й нед беременности. Сурфактант снижает поверхностное натяжение альвеол, отвечает за их стабильность и препятствует спаданию альвеол во время выдоха. Чем меньше срок беременности, тем вероятнее дефицит сурфактанта и связанного с этим респираторного дистресс-синдрома новорожденных. Эндогенный дефицит сурфактанта можно компенсировать заместительной терапией сурфактантом.

Показания к назначению сурфактанта:

• рентгенологически подтвержденный респираторный дистресс-синдром новорожденных;
• крайняя незрелость недоношенного новорожденного;
• инспираторная концентрация кислорода >0,4-0,6.

Подготовка:

• рентгенография грудной клетки;
• пульсоксиметрия;
• инвазивное измерение АД;
• анализ газового состава артериальной крови.

Материал:

• стерильный желудочный зонд или пупочный катетер;
• стерильные перчатки;
• мерная лента для определения длины введения;
• шприц, игла.

Проведение

Этапы терапии сурфактантом

Эндотрахеальная аспирация.

Укладывание: голова в среднем положении или в положении на боку.

Сурфактант согреть до комнатной температуры, не встряхивать. Ассистировать при инстилляции: сжимать интубационную трубку между большим и указательным пальцами для предотвращения переполнения.

Записать номер партии препарата.

Наблюдение за больным

Экскурсии грудной клетки, цианоз: ЭКГ, АД, насыщение гемоглобина О 2 .

Задачи врача:

• точно соблюдать дозы;
• измерить длину трубки, отметить ее на катетере для инстилляции;
• набрать препарат в стерильных условиях;
• повысить давление ИВЛ.

Введение: желудочный зонд ввести в трубку, во время инстилляции сурфактанта трубка сдавливается ассистентом, повторно ввести воздух для полного опорожнения катетера, подключить аппарат ИВЛ.

Альтернативные формы применения

Введение сурфактанта через переходник интубационной трубки с боковым портом, отсоединение аппарата не требуется.

Осложнения:

• обструкция дыхательных путей, падение АД;
• после введения сурфактанта возникновение острой обструкции дыхательных путей с повышением рCO 2 можно компенсировать кратковременным повышением давления в дыхательных путях.

По возможности, не проводить эндотрахеальную аспирацию в течение, по меньшей мере, 6 ч после введения сурфактанта.

Сурфактанты легкого расположены как внеклеточно (выстилающий комплекс), так и внутриклеточно (осмиофильные пластинчатые тельца - ОПТ). Исходя из такой локализации сурфактантов, разработаны 3 основных способа их выделения:

• 1) метод бронхо-альвеолярных смывов (исследование лаважной жидкости);
• 2) метод экстрактов легкого (с использованием биопсийного или операционного материала);
• 3) метод сбора и исследования экспирата (конденсата выдыхаемого воздуха).

Для исследования сурфактантов используют физико-химические, биохимические и электронномикроскопические методы.

Физико-химические методы основаны на способности сурфактантов снижать ПН изотонического раствора натрия хлорида или дистиллированной воды. Степень этого снижения можно определить с помощью различных приемов и приборов.

Важные сведения о химической природе ПАВл можно получить с помощью биохимических методик: электрофореза, тонкослойной и газожидкостной хроматографии. В этих целях широко применяют разнообразные гистохимические методы и различные варианты микроскопии: поляризующей, люминесцентной, фазовоконтрастной и электронной.

Ценную информацию о метаболизме и секреции сур-фактантов дают радиологические методы. Они основаны на введении в организм радионуклида 32Р или пальмитиновой кислоты, содержащей радионуклид трития, активно включающийся в обмен фосфолипидов.

С помощью различных растворов получают бронхо-альвеолярные смывы, служащие исходным материалом для исследования сурфактантов. Наиболее полное удаление сурфактантов с бронхо-альвеолярной поверхности достигается при использовании изотонического раствора натрия хлорида, который исключает денатурацию белков и разрушение мембран клеток. При использовании дистиллированной воды выход сурфактантов в раствор возрастает за счет осмотического разрушения части клеток и освобождения внутриклеточных сурфактантов, а поэтому исходный материал содержит как зрелые сурфактанты, так и незрелые цитоплазматические сурфактанты и другие компоненты.

Преимуществом метода бронхоальвеолярных смывов является возможность получения материала в процессе лечебных процедур, направленных на санацию бронхо-легочного аппарата. Недостатком служит то, что промывная жидкость не всегда достигает респираторной зоны легкого и может не содержать истинных сурфактантов. В то же время в промывной жидкости содержатся продукты секреции бронхиальных желез, продукты разрушения клеток и другие компоненты, в том числе фосфолипазы, разрушающие сурфактант. Есть еще одно немаловажное обстоятельство: результаты исследования поверхностной активности бронхо-альвеолярных смывов трудно относить к определенным сегментам или долям легкого.

По мнению А. В. Цизерлинга и соавторов (1978), ПАВл в течение 1-2 сут после смерти претерпевают крайне незначительные изменения. Согласно данным Н. В. Сыромятниковой и соавторов (1977), хранение изолированных легких при комнатной температуре в течение 36 ч не сопровождается изменением их поверхностно-активных свойств.

Получение сурфактантов из биопсийного, операционного материала или из кусочка ткани респираторной зоны легкого экспериментального животного позволяет гомогенизировать исходный материал с целью наиболее полного извлечения вне- и внутриклеточных сурфактантов.

Преимуществом метода является наиболее полное извлечение сурфактантов из респираторной зоны легкого, а недостатком - необходимость изъятия кусочка легкого путем пункционной биопсии или во время хирургических операций. Биопсийный или операционный материал можно исследовать также электронно-микроскопически.

Особый интерес для клинической и лабораторной диагностики представляет метод получения сурфактантов из выдыхаемого воздуха. Метод основан на том, что поток выдыхаемого воздуха захватывает мелкие частицы жидкости с поверхности респираторных отделов легкого и вместе с парами выносит их из организма. Обследуемый выдыхает воздух в охлажденную систему, где пары конденсируются. В течение 10 мин в системе накапливается 2-3 мл исходного материала. Биохимический анализ выдыхаемого конденсата свидетельствует, что в нем в небольшой концентрации присутствуют фосфолипиды, в частности лецитин.

Исследование поверхностной активности конденсата выдыхаемого воздуха проводят по методу Дю-Нуи, используя торсионные весы. У здоровых людей статическое поверхностное натяжение (ПНСТ) равно 58-67 мН/м, а при воспалительных заболеваниях легких ПНСТ повышается - 68-72 мН/м.

Преимуществом метода изучения сурфактантов в конденсате выдыхаемого воздуха являются атравматичность забора материала и возможность многократных исследований. К недостатку относится низкая концентрация фосфолипидов в конденсате. Фактически указанным методом определяют продукты распада или составные компоненты сурфактантов.

Состояние сурфактантов оценивают, измеряя поверхностное натяжение по методу Вильгельми и Дю-Нуи.

При 100 % площади монослоя записывают ПНмин, а при 20 % исходной площади монослоя - ПНмин. По этим величинам рассчитывают ИС, который характеризует поверхностную активность сурфактантов. В этих целях используют формулу, предложенную J. A. Clements (1957). Чем больше ИС, тем выше поверхностная активность сурфактантов легких.

В результате исследований отечественных и зарубежных ученых выявлен ряд функций, которые осуществляются благодаря наличию в легком сурфактантов: это поддержание стабильности размеров больших и малых альвеол и предотвращение их от ателектаза при физиологических условиях дыхания.

Установлено, что в норме монослой и гипофаза защищают мембраны клеток от непосредственного механического контакта с микрочастицами пыли и микробными телами. Снижая поверхностное натяжение альвеол, сурфактанты способствуют увеличению размеров альвеол во время вдоха, создают возможность одновременного функционирования альвеол различного размера, играют роль регулятора воздушных потоков между активно функционирующими и «отдыхающими» (не вентилируемыми) альвеолами и более чем вдвое экономят сократительную силу дыхательной мускулатуры, необходимую для расправления альвеол и полноценной вентиляции, а также инактивируют кинины, поступающие в легкое из крови при воспалительных заболеваниях. При отсутствии сурфактантов или резком уменьшении их активности возникают ателектазы.

В процессе дыхания по мере разрушения и выведения сурфактантов в дыхательные пути поверхностное натяжение периодически повышается. Это приводит к тому, что альвеолы с более высоким поверхностным натяжением уменьшают свои размеры и закрываются, выключаясь из газообмена. В нефункционирующих альвеолах накапливаются сурфактанты, продуцируемые клетками, поверхностное натяжение снижается, альвеолы открываются. Иными словами, физиологическая роль сурфактантов включает регуляцию периодической смены функционирующих и отдыхающих функциональных единиц легкого.

Липиды сурфактанта играют антиокислительную роль, которая имеет значение в защите элементов стенки альвеол от повреждающего действия окислителей и перекисей.

Молекула кислорода может вступать в контакт с плазматической мембраной альвеолярного эпителия и начать свой путь в жидкостях организма, пройдя лишь через выстилающий комплекс (мономолекулярный слой и гипофазу). Результаты экспериментальных исследований ряда авторов показали, что ПАВл выступают в роли фактора, регулирующего транспорт кислорода по градиенту концентрации. Изменение биохимического состава мембран и выстилающего комплекса аэрогематического барьера приводит к изменению растворимости в них кислорода и условий его массового переноса. Таким образом, наличие монослоя сурфактантов на границе с альвеолярным воздухом способствует активной абсорбции кислорода в легком.

Монослой сурфактанта регулирует скорость испарения воды, что отражается на терморегуляции организма. Наличие постоянного источника секреции сурфактантов в альвеолоцитах 2-го типа создает постоянный поток молекул сурфактантов из полости альвеолы в респираторные бронхиолы и бронхи, благодаря чему осуществляется клиренс (очищение) альвеолярной поверхности. Частицы пыли и микробные тела, попавшие в респираторный участок легкого, под влиянием градиента поверхностного давления выносятся в зону действия мукоцилиарного транспорта и удаляются из организма.

Монослой сурфактанта служит не только для уменьшения силы сжатия альвеол, но и предохраняет их поверхность от избыточных потерь воды, уменьшает всасывание жидкости из легочных капилляров в воздушные пространства альвеол, то есть регулирует водный режим на поверхности альвеол. В связи с этим сурфактанты препятствуют транссудации жидкости из кровеносных капилляров в просвет альвеол.

Физиологическая активность сурфактанта может страдать при механическом разрушении альвеолярной выстилки, изменении скорости его синтеза альвеолоцитами 2-го типа, нарушении секреции его на поверхности альвеол, ее отторжении транссудатом или вымывании через дыхательные пути вследствие химической инактивации ПАВл на поверхности альвеол, а также в результате изменения скорости удаления «отработанного» сурфактанта из альвеол.

Сурфактантная система легких весьма чувствительна ко многим факторам эндогенного и экзогенного характера. К эндогенным факторам относятся: нарушение дифференцировки альвеолоцитов 2-го типа, ответственных за синтез сурфактанта, изменения гемодинамики (легочная гипертензия), нарушения иннервации и метаболизма в легких, острые и хронические воспалительные процессы органов дыхания, состояния, связанные с хирургическими вмешательствами на органах грудной и брюшной полостей. Экзогенными факторами являются изменения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, химические и пылевые загрязнения вдыхаемого воздуха, гипотермия, наркотические средства и некоторые фармакологические препараты. Сурфактант чувствителен к табачному дыму. У курильщиков поверхностно-активные свойства сурфактанта значительно снижаются, в результате чего легкое теряет свою эластичность, становится «жестким», малоподатливым. У лиц, злоупотребляющих спиртными напитками, поверхностная активность сурфактантов легких также снижена.

Нарушение процессов синтеза и секреции сурфактантов или их повреждение экзогенными или эндогенными факторами является одним из патогенетических механизмов развития многих заболеваний органов дыхания, в том числе туберкулеза легких. В эксперименте и клинике установлено, что при активном туберкулезе и неспецифических заболеваниях легких синтез сурфактанта нарушается. При выраженной туберкулезной интоксикации поверхностно-активные свойства сурфактанта снижены как на стороне поражения, так и в противоположном легком. Уменьшение поверхностной активности сурфактанта связывают со снижением синтеза фосфолипидов в условиях гипоксии. Уровень фосфолипидов сурфактантов легких заметно уменьшается при воздействии низкой температуры. Острая гипертермия вызывает функциональное напряжение альвеолоцитов 2-го типа (их избирательную гипертрофию и избыточное содержание фосфолипидов) и способствует повышению поверхностной активности смывов и экстрактов легких. При голодании в течение 4-5 дней снижается содержание сурфактанта в альвеолоцитах 2-го типа и поверхностной выстилке альвеол.

Значительное снижение поверхностной активности сурфактанта вызывает наркоз с использованием эфира, пентобарбитала или закиси азота.

Воспалительные заболевания легких сопровождаются теми или иными изменениями синтеза сурфактанта и его активности. Так, при отеке легких, ателектазе, пневмосклерозе, неспецифической пневмонии, туберкулезе и синдроме гиалиновых мембран у новорожденных поверхностно-активные свойства сурфактанта снижены, а при эмфиземе легких - повышены. Доказано участие альвеолярного сурфактанта в адаптации легкого к экстремальным воздействиям.

Известно, что вирусы и грамотрицательные бактерии обладают большой способностью к разрушению сурфактанта легких по сравнению с грамположительными. В частности, вирус гриппа вызывает у мышей деструкцию альвеолоцитов 2-го типа, что приводит к снижению уровня фосфолипидов легких. А. И. Олейник (1978) установил, что острая пневмония сопровождается значительным уменьшением поверхностной активности экстрактов, полученных из очагов поражения.

Новый перспективный подход к изучению сурфактанта при воспалительных заболеваниях легких связан с исследованием бронхиальных смывов, полученных при бронхоскопии. Состав смывов и его поверхностная активность позволяют приближенно судить о состоянии альвеолярного сурфактанта.

В связи с тем, что в клинической практике широко используются ингаляции различных фармакологических средств, мы провели экспериментальные и клинические исследования по изучению сурфактантной системы легких.

Так было изучено влияние туберкулостатических средств, вводимых в ультразвуковых ингаляциях, на состояние сурфактантной системы легких. Проведены электронно-микроскопические исследования легкого у 42 крыс после 1, 2 и 3-месячной ингаляции стрептомицином и изониазидом в отдельности, а также на фоне сочетанного введения препаратов. Растворы туберкулостатиков диспергировались с помощью ультразвукового ингалятора TUR USI-50.

Отмечено, что под влиянием ультразвуковых аэрозолей стрептомицина поверхностная активность сурфактантов снизилась сразу же после первого сеанса (первичное снижение) и к 15-му дню она частично восстановилась.

Начиная с 16-й ингаляции наблюдалось постепенное снижение поверхностной активности, которая продолжалась в течение 3 мес ингаляций и к 90-му дню индекс стабильности снизился до 0,57 + 0,01. Через 7 дней после прекращения ингаляций отмечено повышение активности сурфактантов легкого. Величина ИС составила 0,72±0,07, а через 14 дней после прекращения ингаляций поверхностная активность сурфактантов почти полностью восстановилась и ИС достиг величины 0,95±0,06.

В группе животных, которые ингалировались изониазидом, снижение поверхностной активности сурфактантов произошло сразу же после первой ингаляции. Величина ИС снизилась до 0,85±0,08. Снижение поверхностной активности сурфактантов в этом случае было меньше, чем при использовании стрептомицина, однако при ингаляции изониазидом поверхностная активность сурфактантов оставалась постоянной в течение 2 мес и только после 60-й ингаляции отмечено снижение поверхностной активности. К 90-му дню ингалирования поверхностная активность снизилась и ИС достиг 0,76±0,04. После прекращения ингаляций через 7 дней отмечено постепенное восстановление поверхностной активности сурфактантов, ИС составил 0,87± ±0,06, а через 14 дней его величина повысилась до 0,99± ±0,05.

При электронномикроскопическом изучении резецированных легких установлено, что сурфактантный альвеолярный комплекс через 1 мес после ультразвуковых ингаляций стрептомицином не изменился. После 2-х, особенно 3-месячной, ингаляции в отдельных участках паренхимы легкого выявлены небольшой отек воздушно-кровяного барьера, а местами - локальное разрушение и вымывание мембран сурфактанта в просвет альвеол. Среди альвеолоцитов 2 типа снижено количество молодых осмиофильных пластинчатых телец, митохондрии имеют просветленный матрикс, количество крипт в них заметно уменьшено. Цистерны гранулярной цитоплазматической сети расширены, лишены части рибосом. Ультраструктурные изменения таких клеток свидетельствуют о развитии в них деструктивных процессов и снижении внутриклеточного синтеза сурфактантов.

После ингаляции аэрозолей изониазида в течение 2 мес также не обнаружено существенных нарушений в ультраструктуре основных компонентов сурфактанта легких. После 3-месячной ингаляции препарата в альвеолах выявлены микроциркуляторные нарушения и признаки внутриклеточного отека. По-видимому, отечная жидкость, выходящая в гипофазу, вымывает мембраны сурфактанта в просвет альвеол. В альвеолоцитах 2-го типа уменьшено количество осмиофильных пластинчатых телец и митохондрий, неравномерно расширены канальцы цистерн, лишенных рибосом. Это указывает на некоторое ослабление синтеза сурфактанта.

Вместе с тем в ряде случаев в паренхиме легкого можно обнаружить альвеолоциты 2-го типа, почти полностью заполненные зрелыми и молодыми осмиофильными пластинчатыми тельцами. Такие клетки имеют хорошо развитую ультраструктуру и темный матрикс цитоплазмы, напоминая «темные» альвеолоциты 2-го типа с повышенным потенциалом. Их появление, очевидно, связано с необходимостью компенсаторной секреции сурфактанта для тех участков, где деятельность альвеолоцитов 2-го типа снижена из-за микроциркуляторных нарушений в стенках альвеол.

После прекращения длительного применения стрептомицина и изониазида в ультразвуковых ингаляциях через 14 дней в ультраструктуре альвеолоцитов 2-го типа происходят заметные изменения. Они характеризуются значительным скоплением митохондрий с хорошо развитыми криптами в цитоплазме клеток. В тесном контакте с ними находятся канальцы цистерн. Количество цистерн и осмиофильных пластинчатых телец существенно возрастает. Такие клетки наряду со зрелыми осмиофильными пластинчатыми тельцами содержат значительное число молодых секреторных гранул. Указанные изменения свидетельствуют об активации синтетических и секреторных процессов в альвеолоцитах 2-го типа, которые обусловлены, по-видимому, прекращением токсического действия химиопрепаратов на альвеолоциты 2-го типа.

В нашей клинике мы проводили коррекцию сурфактантов легких путем добавления к ингалируемым химиопрепаратам смеси гидрокортизона (2 мг/кг массы тела), глюкозы (1 г/кг массы тела) и гепарина (5 ЕД) ежедневно в течение 5 дней. Под влиянием указанных препаратов отмечено повышение поверхностной активности сурфактантов легких. Об этом свидетельствовало снижение ПНСТ (35,6 мН/м± 1,3 мН/м) и ПНмин-(17,9 мН/м± ±0,9 мН/м); ИС составил 0,86+0,06 (Р<0,05) при совместной ингаляции со стрептомицином и 0,96+0,04 (Р<0,05) - изониазидом.

Для исследования поверхностной активности сурфактантов и содержания некоторых липидов у больных туберкулезом легких в конденсате выдыхаемого воздуха мы обследовали 119 человек. Из этого же контингента лиц у 52 сурфактант исследовали в бронхо-альвеолярных смывах (лаважная жидкость) и у 53 - в препаратах резецированных легких (сегмент или доля). У 19 больных резекция легких была произведена по поводу туберкулемы, у 13 - кавернозного туберкулеза и у 21 больного - фиброзно-кавернозного. Все пациенты были разделены на 2 группы. Первую группу составили 62 человека, принимавшие противотуберкулезные препараты обычным методом и в УЗИ. Вторую (контрольную) группу составили 57 человек, лечившиеся теми же химиопрепаратами обычным методом, но без применения аэрозолей туберкулостатиков.

Мы исследовали поверхностную активность сурфактантов в конденсате выдыхаемого воздуха по методу Дю-Нуи, используя торсионные весы. При этом измеряли ПНСТ. Поверхностно-активную фракцию лаважной жидкости и экстрактов легких помещали в кювету весов Вильгельми- Ленгмюра и определяли ПНСТ, ПНмакс и ПНмин. Поверхностную активность оценивали по величине ПНмин и ИС. Состояние сурфактанта в конденсате выдыхаемого воздуха расценивали как нормальное при ПНСТ (62,5 мН/м± ±2,08 мН/м), лаважной жидкости - при ПНмин 14- 15 мН/м и ИС 1 -1,2, экстрактах резецированных легких - при ПНмин 9-11 мН/м и ИС 1 -1,5. Повышение ПНСТ и ПНмин и уменьшение ИС свидетельствует о снижении поверхностной активности сурфактантов легких.

Для ингаляций использовали изониазид (6-12 мл 5% раствор) и стрептомицин (0,5-1 г). В качестве растворителя применяли изотонический раствор натрия хлорида. К ингалируемым химиопрепаратам добавляли бронхолитическую смесь следующего состава: 0,5 мл 2,4 % раствора эуфиллина, 0,5 мл 5 % раствора эфедрина гидрохлорида, 0,2 мл 1 % раствора димедрола, по показаниям глюкокортикоиды. Ингаляции изониазида проводились 32 больным, стрептомицина - 30.

В процессе лечения изучение сурфактантов в конденсате выдыхаемого воздуха проводили один раз в месяц, в лаважной жидкости исследование через 1 мес проведено у 47 больных, через 2 мес - у 34, через 3 мес - у 18.

Снижение поверхностной активности сурфактантов в конденсате выдыхаемого воздуха было выражено у больных диссеминированным (ПНСТ 68 мН/м±1,09 мН/м), инфильтративным (ПНСТ 66 мН/м±1,06 мН/м) и фиброзно-кавернозным (ПНСТ 68,7 мН/м+2,06 мН/м) туберкулезом легких. В норме ПНТС равно (60,6+1,82) мН/м. В лаважной жидкости у больных диссеминированным туберкулезом легких ПНмин составило (29,1 ±1,17) мН/м, инфильтративным - ПНмин (24,5+1,26) мН/м и фиброзно-кавернозным - ПНмин (29,6+2,53) мН/м; ИС соответственно 0,62+0,04; 0,69+0,06 и 0,62+0,09. В норме ПНмин равно (14,2± 1,61) мН/м, ИС - 1,02±0,04. Таким образом, степень интоксикации существенно влияет на поверхностную активность сурфактантов легких. В процессе лечения достоверное снижение (Р<0,05) показателей ПНСТ, ПНмин и повышение ИС отмечено параллельно уменьшению симптомов интоксикации и рассасыванию инфильтратов в легких. Эти сдвиги были выражены у больных инфильтративным (ИС 0,99) и диссеминированным туберкулезом легких (ИС 0,97).

У больных 2-й группы снижение ПНСТ, ПНмин и повышение ИС установлено в более поздние сроки. Так, если у больных 1 -й группы ПНСТ в конденсате выдыхаемого воздуха и ПНмин - в лаважной жидкости достоверно снизились (Р<0,05), а ИС повысился (у больных инфильтративным туберкулезом через 1 мес, диссеминированным - через 2 мес), то у обследованных 2-й группы снижение ПНСТ, ПНмин и повышение ИС констатировано через 2 мес после лечения инфильтративного туберкулеза и через 3 мес - диссеминированного. У больных туберкулемой, кавернозным и фиброзно-кавернозном туберкулезом легких также отмечено снижение ПНСТ, ПНмин и повышение ИС, но статистически они были не достоверными (Р<0,05).

Для исследования брали кусочки резецированной ткани легкого из зоны, расположенной перифокально к очагу поражения (1 -1,5 см от капсулы туберкулемы или стенки каверны), а также кусочки неизмененной ткани легкого из участков, наиболее отдаленных от очага поражения (по границе резекции). Ткань гомогенизировали, готовили экстракты на изотоническом растворе натрия хлорида и наливали в кювету весов Вильгельми-Ленгмюра. Жидкость отстаивали в течение 20 мин для образования монослоя, после чего измеряли ПНМакс и ПНМин.

Анализ данных показал, что у больных обеих групп в зоне пневмосклероза поверхностно-активные свойства сурфактантов легких были резко снижены. Однако применение в предоперационный период противотуберкулезных препаратов, бронхолитических и патогенетических средств несколько повышает поверхностную активность сурфактантов, хотя и не достоверно (Р<0,05). При микроскопическом изучении в этих зонах обнаружены участки дистелектаза, а иногда и ателектаза, кровоизлияния. Такие низкие величины ИС свидетельствуют о резком угнетении поверхностной активности сурфактантов легких. При исследовании резецированных участков легких, удаленных от очага воспаления, установлено, что поверхностно-актив-ные свойства сурфактантов легких менее угнетены. Об этом свидетельствуют более низкие показатели ПИМин и увеличение ИС по сравнению с зоной пневмосклероза. Однако и в отдаленных от туберкулем и каверн участках легочной ткани показатели активности сурфактанта значительно ниже, чем у здоровых лиц. У тех больных, которым в предоперационный период применяли аэрозольтерапию, показатели ПНСТ. ПНмин были ниже, а ИС - выше, чем у больных, леченных без ингаляций аэрозолей. При световой микроскопии участков легких у больных с низким ПНмин и высоким ИС отмечено, что легочная ткань была нормальной, а в отдельных случаях - даже повышенной воздушности.

Липидный состав лаважной жидкости и конденсата выдыхаемого воздуха у больных туберкулезом легких, определенный с помощью хроматографа показал, что фосфолипиды обнаружены как в лаважной жидкости, так и в конденсате выдыхаемого воздуха. Пальмитиновая кислота (C16:0) составила 31,76 % в лаважной жидкости и 29,84 % в конденсате выдыхаемого воздуха, что подтверждает наличие сурфактантов в конденсате выдыхаемого воздуха.

На основании исследования сурфактантов легких с использованием физико-химических, биохимических, морфологических и электронномикроскопических методов и сопоставления полученных результатов с клиническими данными установлено, что при туберкулезе легких поверхностная активность сурфактантов легких угнетена как вблизи очагов поражения (зона пневмосклероза), так и в отдаленных неизмененных участках резецированного легкого.

После лечения больных стрептомицином в аэрогематическом барьере легкого, а также на участках, отдаленных от очага повреждения, выявлены элементы структурной организации, затрудняющие диффузию газов. Их появление обусловлено увеличением количества коллагеновых и эластических волокон, отложением белково-жировых включений, увеличением плотности базальных мембран. На некоторых срезах обнаружена десквамация эпителиоцитов в просвет альвеол. Обширные участки альвеол, окаймленные уплотненными и утолщенными базальными мембранами без эпителиальной выстилки, отмечены только у больных кавернозным туберкулезом, у больных туберкулемой подобных явлений не выявлено. К. К. Зайцева и соавторы (1985) расценивают подобную десквамацию как результат изнашивания альвеолярной стенки при экстремальных внешних условиях. Заметим, что данный феномен выражен при кавернозном туберкулезе.

В результате лечения изониазидом у больных отмечено улучшение структурной организации составных компонентов сурфактантной системы. В альвеолоцитах 2-го типа мы наблюдали гиперплазию клеточных компонентов, в частности, пластинчатого комплекса, шероховатой эндоплазматической сети Это свидетельствует об усилении биосинтетических процессов, характерных для компенсаторно-приспособительных реакций. Благодаря возросшему количеству лизосомоподобных образований активизирована аутолитическая функция клетки. В свою очередь это способствует удалению измененных пластинчатых телец и отечных участков цитоплазмы. В просветах альвеол выявлены скопления макрофагов, поглощающих клеточный детрит и избыточное количество пластинчатых телец.

Наши исследования показали, что ультраструктурная организация аэрогематического барьера и сурфактантной системы больных кавернозным туберкулезом лучше сохранена при лечении изониазидом. Эти данные согласуются с результатами определения поверхностной активности сурфактанта в резецированных участках легких.

Согласно нашим наблюдениям, изучение состояния поверхностной активности сурфактантов легких в резецированных участках легких имеет клиническое значение в оценке течения послеоперационного периода у больных туберкулезом. При высоком уровне ПНмин и низком значении ИС послеоперационные осложнения в виде гиповентиляции, длительного нерасправления, стойкого ателектаза оставшихся после операции частей легкого встречаются у 36 % больных. При нормальной поверхностной активности сурфактантов легких подобные осложнения встречались у 11 % больных.

Анализ состояния поверхностной активности сурфактантов в конденсате выдыхаемого воздуха, лаважной жидкости и в препаратах легких, резецированных по поводу туберкулеза, отдаленных от очагов поражения, имеет большое значение в прогнозе послеоперационного периода и профилактике легочных осложнений.

Результаты исследования симметричных участков в противоположном непораженном легком (секционный материал) показали, что сурфактанты характеризуются достоверно сниженной поверхностной активностью, хотя по рентгенологическим данным воздушность легочной паренхимы в этих зонах остается в пределах нормы. Эти данные свидетельствуют о существенном снижении поверхностной активности сурфактантов в очаге специфического туберкулезного процесса и общем угнетающем действии туберкулезной интоксикации на сурфактантную систему легких, что требует соответствующих терапевтических мер, направленных на активацию синтеза фосфолипидов.

При уменьшении сурфактантов у больных в послеоперационный период возникали часто суб- и ателектазы, гиповентиляция.

Установлено, что туберкулезный процесс в активной фазе подавляет деятельность альвеолоцитов 2-го типа, ингибирует продукцию фосфолипидов. и вместе с тем уменьшает поверхностную активность сурфактантов легких. Это может быть одной из причин развития ателектаза, сопровождающего туберкулезное поражение, и усугубления нарушения механики дыхания.

Таким образом, при назначении химиопрепаратов в ультразвуковых ингаляциях больным с заболеваниями органов дыхания следует учитывать их побочное действие на сурфактантную систему легких. Поэтому ингаляции аэрозолей антибиотиков, в частности стрептомицина, следует проводить непрерывно не более 1 мес, а изониазида - не более 2 мес. Аэрозольтерапию при необходимости длительного применения следует проводить отдельными курсами, делая перерыв на 2-3 нед между ними с целью создания временного покоя слизистой оболочке дыхательных путей и восстановления клеточных компонентов воздушно-кровяного барьера легкого.

Легочный сурфактант был выделен и описан J. A. Clements в 1957 году. Сурфактант синтезируется в альвеолоцитах II типа и клетками Клара и секретируется в просвет альвеол путем экзоцитоза, при этом изначальная, пространственно «скрученная» структура сурфактанта, преобразуется путем «разворачивания» в тубулярный миелин и охватывает в виде монослоя липидов и протеинов внутреннюю поверхность альвеолы на границе сред воздух/жидкость. Сурфактант начинает синтезироваться у плода человека на 27-29 неделе внутриутробного развития. При рождении недоношенного ребенка на более ранних сроках беременности отсутствие сурфактанта приводит к резкому возрастанию сил поверхностного натяжения в альвеолах, что значительно повышает энерготраты во время дыхания и способствует быстрой утомляемости дыхательной мускулатуры. Применение ИВЛ в ряде случаев может вызвать дальнейшее ухудшение ситуации за счет вентилятор-индуцированной травмы легких, поэтому применение экзогенного сурфактанта является патогенетически оправданным методом лечения и способно повысить эффективность ИВЛ, а также уровень выживаемости среди недоношенных новорожденных. У взрослых больных, при развитии респираторного дистресс-синдрома наблюдается не столько дефицит продукции сурфактанта, сколько его повреждение, что закономерно приводит к нестабильности альвеол и тенденции к их ателектазированию. Использование экзогенного сурфактанта эффективно далеко не во всех ситуациях из-за существенно большей сложности патогенетических механизмов, вовлеченных в развитие респираторного дистресс-синдрома. Сурфактант также принимает участие в системе антимикробной защиты легких благодаря его способности связываться с поверхностью микробной стенки и облегчения процесса опсонизации и последующего фагоцитоза патогенов. При нормальном функционировании мукоцилиарного клиренса сурфактант также способствует удалению инородных микрочастичек, попавших со вдыхаемым воздухом в просвет альвеолы.

Нарушение диффузии газов

Основными причинами снижения диффузионной способности альвеолярно-капиллярной мембраны являются:

Увеличение толщины мембраны в результате возрастания количества жидкости на поверхности альвеолярного эпителия (например, за счёт слизи или экссудата при аллергическом альвеолите или пневмонии), отёка интерстиция (скопления жидкости между базальными мембранами эндотелия и эпителия), увеличения толщины клеток эндотелия капилляров и эпителия альвеол (например, в результате их гипертрофии или гиперплазии, развития саркоидоза).

Увеличение плотности мембраны вследствие кальцификации (например, структур интерстиция), возрастания вязкости геля интерстициального пространства, увеличения количества коллагеновых, ретикулиновых и эластических волокон в межальвеолярных перегородках.

Уменьшение коэффициента диффузии, величина которого зависит как от природы

газа, так и от среды, в которой происходит диффузия. Практически имеет значение уменьшение коэффициента диффузии кислорода в связи с изменением свойств легочной ткани. При этом переход С0 2 из крови в альвеолы, как правило, не меняется, поскольку коэффициент его диффузии очень высокий (в 20-25 раз выше, чем кислорода).

Уменьшение площади диффузии. Имеет место при уменьшении дыхательной

поверхности легких.

Уменьшение разности между парциальным давлением газов в альвеолярном воздухе

и их напряжением в крови легочных капилляров. Такая ситуация возникает при всех нарушениях вентиляции легких.

Уменьшение времени контакта крови с альвеолярным воздухом. Диффузия

кислорода нарушается в том случае, если время контакта становится меньше 0,3 с.

4. Изменение объема легких во время вдоха и выдоха. Функция внутриплеврального давления. Плевральное пространство. Пневмоторакс.
5. Фазы дыхания. Объем легкого (легких). Частота дыхания. Глубина дыхания. Легочные объемы воздуха. Дыхательный объем. Резервный, остаточный объем. Емкость легких.
6. Факторы, влияющие на легочный объем в фазу вдоха. Растяжимость легких (легочной ткани). Гистерезис.

8. Сопротивление дыхательных путей. Сопротивление легких. Воздушный поток. Ламинарный поток. Турбулентный поток.
9. Зависимость «поток-объем» в легких. Давление в дыхательных путях при выдохе.
10. Работа дыхательных мышц в течение дыхательного цикла. Работа дыхательных мышц при глубоком дыхании.

Тонкий слой жидкости покрывает поверхность альвеол легких . Переходная граница между воздушной средой и жидкостью имеет поверхностное натяжение , которое формируется межмолекулярными силами и которое будет уменьшать площадь покрываемой молекулами поверхности. Однако миллионы альвеол легких, покрытых мономолекулярным слоем жидкости, не спадаются, поскольку эта жидкость содержит субстанции, которые в целом называются сурфактантом (поверхностно активный агент). Поверхностно активные агенты обладают свойством снижать поверхностное натяжение слоя жидкости в альвеолах легких на границе фаз воздух-жидкость, благодаря которому легкие становятся легко растяжимыми.

Рис. 10.7. Приложение закона Лапласа к изменению поверхностного натяжения слоя жидкости, покрывающего поверхность альвеол . Изменение радиуса альвеол изменяет в прямой зависимости величину поверхностного натяжения в альвеолах (Т). Давление (Р) внутри альвеол также варьирует при изменении их радиуса: уменьшается при вдохе и увеличивается при выдохе.

Альвеолярный эпителий состоит из плотно контактирующих между собой альвеолоцитов (пневмоцитов ) I и II типа и покрыт мономолекулярным слоем сурфактанта , состоящего из фосфолипидов, белков и полисахаридов (глицерофосфолипиды 80 %, глицерол 10 %, белки 10 %). Синтез сурфактанта осуществляется альвеолоцитами II типа из компонентов плазмы крови. Основным компонентом сурфактанта является дипальмитоилфосфатидилхолин (более 50 % фосфолипидов сурфактанта), который адсорбируется на границе фаз жидкость-воздух с помощью белков сурфактанта SP-B и SP-C. Эти белки и глицерофосфолипиды уменьшают поверхностное натяжение слоя жидкости в миллионах альвеол и обеспечивают легочной ткани свойство высокой растяжимости. Поверхностное натяжение слоя жидкости, покрывающей альвеолы, изменяется в прямой зависимости от их радиуса (рис. 10.7). В легких сурфактант изменяет степень поверхностного натяжения поверхностного слоя жидкости в альвеолах при изменении их площади. Это обусловлено тем, что во время дыхательных движений количество сурфактанта в альвеолах остается постоянным. Поэтому при растяжении альвеол во время вдоха слой сурфактанта становится тоньше, что вызывает снижение его действия на поверхностное натяжение в альвеолах. При уменьшении объема альвеол во время выдоха молекулы сурфактанта начинают более плотно прилегать друг к другу и, увеличивая поверхностное давление, снижают поверхностное натяжение на границе фаз воздух-жидкость. Это препятствует спадению (коллапсу) альвеол во время экспирации, независимо от ее глубины. Сурфактант легких влияет на поверхностное натяжение слоя жидкости в альвеолах в зависимости не только от ее площади, но и от направления, в котором происходит изменение площади поверхностного слоя жидкости в альвеолах. Этот эффект сурфактанта называется гистерезисом (рис. 10.8).

Физиологический смысл эффекта заключается в следующем. При вдохе по мере увеличения объема легких под влиянием сурфактанта увеличивается натяжение поверхностного слоя жидкости в альвеолах, что препятствует растяжению легочной ткани и ограничивает глубину инспирации. Напротив, при выдохе поверхностное натяжение жидкости в альвеолах под влиянием сурфактанта уменьшается, но не исчезает полностью. Поэтому даже при самом глубоком выдохе в легких не происходит спадения, т. е. коллапса альвеол.

Рис. 10.8. Эффект поверхностного натяжения слоя жидкости на изменение объема легких в зависимости от внутриплеврального давления при раздувании легких солевым раствором и воздухом. Когда объем легких увеличивается за счет их наполнения солевым раствором, то в них отсутствуют поверхностное натяжение и феномен гистерезиса. Относительно интактных легких - площадь петли гистерезиса свидетельствует об увеличении поверхностного натяжения слоя жидкости в альвеолах при вдохе и снижении этой величины при выдохе.

В составе сурфактанта имеются белки типа SP-A и SP-D, благодаря которым сурфактант участвуют в местных иммунных реакциях, опосредуя фагоцитоз , поскольку на мембранах альвеолоцитов II типа и макрофагов имеются рецепторы SP-A. Бактериостатическая активность сурфактанта проявляется в том, что это вещество опсонизирует бактерии, которые затем легче фагоцитируются альвеолярными макрофагами. Кроме того, сурфактант активирует макрофаги и влияет на скорость их миграции в альвеолы из межальвеолярных перегородок. Сурфактант выполняет защитную роль в легких, предотвращая непосредственный контакт альвеолярного эпителия с частицами пыли, агентами инфекционного начала, которые достигают альвеол с вдыхаемым воздухом. Сурфактант способен обволакивать инородные частицы, которые затем транспортируются из респираторной зоны легкого в крупные дыхательные пути и удаляются из них со слизью. Наконец, сурфактант снижает поверхностное натяжение в альвеолах до близких к нулевым величинам и тем самым создает возможность расправления легких при первом вдохе новорожденного.

Добавлено в закладки: 0

Напечатать

Дыхательная система

«Мы дышим, значит мы живем» — так начинается стихотворение Георгия Лодыгина. И действительно, с вдохом человек рождается и с выдохом умирает. Вдох — это кислород, который нужен каждой нашей клетке, чтобы выполнять свои многочисленные функции.

В организме человека 12 функциональных систем и самая важная - дыхательная система. Кроме дыхательной функции бронхолегочная система выполняет и недыхательные функции (выделительную, терморегулирующую, речевую и другие), но мы будем говорить именно о дыхании и как улучшить работу легких и организма в целом.

Анатомически в наши легкие входят бронхи, которые заканчиваются бронхиолами с альвеолами на концах (альвеол около 600 миллионов). Именно при помощи альвеол возможен газообмен в организме - кислород из воздуха, находящегося в альвеолах, переходит в кровь, а углекислый газ удаляется в обратном направлении.

По сути альвеолы - это микроскопические воздушные пузырьки, снаружи покрытые сетью кровеносных сосудов. При вдохе альвеолы расширяются, при выдохе - сжимаются. Изнутри альвеолы покрыты слоем особого вещества – сурфактанта, которое не дает воздушным пузырькам слипаться при выдохе, т.к. сурфактант изменяет поверхностное натяжение в альвеолах – увеличивает натяжение со вдохом при увеличении объема альвеол и уменьшает поверхностное натяжение с выдохом, когда альвеолы сжимаются.

Роль сурфактанта

В альвеолах сурфактант гарантирует прохождение жизненно необходимого кислорода в кровь (в капилляры) для снабжения клеток организма кислородом и таким образом противостоит гипоксии клеток. При гипоксии (нехватке кислорода) замедляются обмен веществ, плохо работает иммунная система, клетки не могут полноценно питаться и функционировать. Основные симптомы гипоксии - это сонливость, вялость, хроническая усталость, нежелание двигаться, заторможенность мыслительных процессов, одышка при движении, а также тяга к сладкому (при гипоксии глюкоза быстро сгорает и возникает в ней потребность).

Сурфактант имеет большое значение для правильного функционирования легких. Когда рождается недоношенный ребенок, то существует риск, что ребенок не сможет дышать самостоятельно, т.к. формирование слоя сурфактанта заканчивается к 9 — ти месяцам вынашивания плода (кислород к развивающемуся плоду поступает через пуповину вместе с кровью будущей мамы).

Легочный сурфактант был впервые выделен и описан в 1957 году. Слово «сурфактант» произошло от английской фразы «поверхностно активное вещество» - surf (ace) act (ive) a (gen) ts, «surface» с английского означает «поверхность».

Основа сурфактанта - жиры (липиды, их 90%, из них 85% - фосфолипиды) и белки (10%).

Сурфактант продуцируется клетками эпителия – пневмоцитами и транспортируются в альвеолы. Повреждение пневмоцитов (например, микроорганизмами пневмоцистами, которые вызывают пневмоцистную пневмонию) или недостаточность их функционирования приводят к дефициту сурфактанта, а это ведет к нарушению газообмена в легких, недопоступлению кислорода в клетки.

Сурфактант при дыхании все время расходуется и вновь образуется, однако при повреждении пневмоцитов, под влиянием внешних факторов сурфактанта может не хватать. Установлено, что с возрастом продуцирование сурфактанта также снижается.

Роль сурфактанта кроме обеспечения механизма дыхания заключается в защите легких от инородных и различных химических агентов, а также от бактерий и вирусов, не давая им попасть в кровь (бактерицидная и иммунномодулирующая функция сурфактанта). При этом отработанный сурфактант выводится через бронхи вместе с мокротой, унося с собой частицы пыли, токсины и бактерии, захваченные макрофагами.

При вдыхании загрязненного воздуха, содержащего автомобильные выхлопы, пары бензина, ацетона, пыли бытовой и строительной химии, токсичного дыма и смол при курении страдает сурфактантный слой альвеол (эти химические токсические вещества забивают альвеолы и блокируют выработку сурфактанта). Все эти факторы могут привести к развитию заболеваний бронхолегочной системы. Функция сурфактанта также нарушается при перегревании и переохлаждении организма и при увеличении концентрации углекислого газа в воздухе (например, в душном помещении).

Установлено, что при хронических бронхитах количество сурфактанта в альвеолах снижено, а это способствует повышению вязкости мокроты в легких и заселению микробами бронхиального дерева, вызывая воспалительный процесс. Пневмония - это воспаление легочной ткани с преимущественным поражение альвеол, в них идет накопление жидкости из мелких кровеносных сосудов.

Когда не хватает сурфактанта в альвеолах, организм тратит дополнительную энергию и увеличивает нагрузку на дыхательные мышцы - диафрагму, наружные межреберные мышцы и мускулатуру верхнего плечевого пояса.

Кстати, при физических тренировках и нагрузках происходит сильное расходование сурфактанта, поэтому таким людям рекомендуют дополнительный прием жиров.

Сурфактант и употребление жиров

Потребляемые нами жиры при обмене веществ в организме превращается в жирные кислоты, которые идут сначала на формирование сурфактанта, потом - на построение клеточных мембран.

В то время как польза от потребления жиров очевидна, многие люди переходят на модную сейчас обезжиренную диету (бояться холестерина и ожирения), при которой уровень сурфактанта снижается, а значит, тормозится всасывание кислорода и перенос его к клеткам.

Жиры имеют прямое отношение к полноценному дыханию и поступлению кислорода в клетки (а полнеют не от жиров, а от углеводов).

Недаром людям с заболеваниями легких настоятельно рекомендуют употреблять жиры, а рецепты народной медицины при легочных заболеваниях содержат такие компоненты, как масло, молоко, топленое молоко и смалец, советуют наружно втирать барсучий и медвежий жир.

Производство и применение сурфактанта

Сурфактант в мире научились производить из натуральных продуктов - легких крупного рогатого скота и свиней, а также из легких дельфинов и китов (как известно, киты и дельфины, дышат легкими. Кит за 1 секунду вдыхает и выдыхает около двух тысяч литров воздуха). Самый лучший сурфактант обнаружен у китов – его у кита около 300 литров, тогда как у человека всего 30 — 40 миллилитров (самый большой китовый промысел в Японии, что позволило наряду с другими направлениями оздоровления нации улучшить здоровье японцев).

В России имеются патенты на природные сурфактанты, например, по одному из них из 1 кг легкого крупного рогатого скота можно выделить 2 г. сурфактанта.

Имеется опыт использования полученного сурфактанта при расстройствах дыхания у новорожденных, а также для профилактики пневмоний и даже туберкулеза легких в Центральном НИИ туберкулеза РАМН.

Какие жиры полезно есть

Особенно полезно употреблять жиры, дающие полиненасыщенные омега — 3 жирные кислоты. Без них плохо формируются сурфактант и клеточные мембраны (они на 90% состоят из жиров — липидов), недостаточно вырабатываются половые гормоны (они синтезируются из жиров), плохо осуществляется питание мозга и глаз (эти органы содержат много жировых структур) и т.д.

Омега — 3 жирные кислоты содержатся в льняном масле, жирах рыбы - скумбрии, сельди, лосося, тунца, причем если в тунце этих кислот содержится 3,5%, то в льняном масле – 70%. Также этими жирными кислотами богаты семена льна и семена чиа.

Рыбий жир содержит омега — 3 жирные кислоты и является наиболее дешевой и эффективной добавкой для пополнения сурфактанта и нормализации всех систем организма. Сейчас рыбий жир продается в капсулах и его специфический вкус при приеме даже не ощущается (производители рыбьего жира как Россия, так и Америка – на сайте айхерб (iHerb - я трава)). Принимать рыбий жир рекомендуют с едой в течение месяца 2 — 3 раза в год.

В магазинах здорового питания, в интернет — магазинах продается «Омега-3 для лёгких» — нерафинированное льняное масло, на котором настояны смородина, алтей, малина и смородина, живица кедра и солодка. Включение этих трав улучшает дренажную функцию легких и активность реснитчатого эпителия дыхательных путей, по которым утилизируются пыль, микробы и вирусы.

Для восполнения дефицита сурфактанта Константин Заболотный (врач — педиатр, диетолог) рекомендует добавлять в пищу не менее 6 столовых ложек в день льняного масла. Я, например, заправляю салаты льняным маслом, добавляю чайную ложку этого масла в творог (так рекомендует известный доктор медицинских наук Иван Неумывакин) или просто наливаю масло на кусочек хлеба, получая при этом удовлетворение от правильной еды.

Думаю, Вы узнали немного больше о дыхании и необходимости употребления полезных жиров, которые помогают быть здоровее.

Во многом мы сами можем позаботиться о своем здоровье, имея полезные знания в этой области. Подписывайтесь на мои новости - интересные статьи о продуктах питания, растениях и здоровом образе жизни.