Анализ выдыхаемого воздуха у детей

Начиная с 10 лет российских школьников ежегодно будут тестировать на курение. Анализ окиси углерода в выдыхаемом воздухе и анализ на карбоксигемоглобин в крови войдут в перечень обязательных процедур всеобщей ежегодной диспансеризации детского населения. Новый порядок диспансеризации, утвержденный Минздравом, подразумевает, что полное обследование детей будет проводиться в восьми возрастных периодах: 1 года, а также 3, 7, 10, 14, 15, 16 и 17 лет. Как сообщили «Известиям» в ведомстве, в перечень анализов с 2013 года включат УЗИ печени, почек, сердца, щитовидной железы, а также определение гормонального статуса у подростков 14 лет и УЗИ органов репродуктивной сферы для подростков 14–15 лет.

Также, согласно новому порядку, детей с 10 лет будут тестировать на выявление курения. Для этого ребенку необходимо будет в рамках диспансеризации в обязательном порядке сдать анализы выдыхаемого воздуха — на обнаружение окиси углерода и крови — на выявление карбоксигемоглобина. На проведение профилактических осмотров 26,7 млн детей в системе ОМС предусмотрены средства в размере 35 млрд рублей. Таким образом, обследование одного ребенка обойдется государству в 1,31 тыс. рублей.

Медики отмечают, что Минздрав выбрал не самые эффективные способы проанализировать детский организм на курение. А представители образования убеждены, что таких сложных анализов для определения курильщиков в школе не требуется, так как учителя и так знают, кто из их подопечных подвержен вредной привычке.

— Предлагаемые методы выявления курящих детей будут выдавать информацию, диагностическая ценность которой весьма сомнительна. Карбоксигемоглобин — соединение нестойкое. Уровень оксида углерода в выдыхаемом воздухе будет повышен лишь в случае, когда школьник покурил непосредственно перед процедурой измерения, — говорит председатель правления ассоциации «Здоровые регионы», кандидат медицинских наук Алексей Шабашов.

По его словам, анализ выдыхаемого воздуха производится с помощью прибора под названием «Смокилайзер» или аналогичных устройств: пациент выдыхает в специальную трубку, а мигание лампочек-индикаторов на приборе показывает чувствительность — долю положительных результатов теста при наличии выявляемого состояния и специфичность — долю отрицательных результатов — при отсутствии. Эти показатели, по словам эксперта, являются лишь неким алгоритмом, заложенным в приборы их разработчиками. Данных по тому, сколько «трубка» дает ложноположительных или ложноотрицательных результатов, нет. Что же касается карбоксигемоглобина, то его сложно обнаружить, если пациент не курил в течение нескольких часов. По словам Шабашова, более точные данные дает анализ мочи на выявление продуктов распада никотина. Но даже при положительных результатах такого анализа нельзя сказать, курил ли ребенок сам или же вдыхал сигаретный дым как пассивный курильщик.

— Подует школьник в прибор, загорится лампочка, а что это значит? Возможно, он перед школой покурил сам, или, возможно, его отец утром курил на кухне и в машине, пока вез ребенка в школу. А периодически курящий школьник, узнавший о том, что его ждет обследование, может воздержаться от курения пару часов, — говорит медик.

По мнению председателя Совета директоров школ России и СНГ Якова Турбовского, чтобы выявить школьника-курильщика, сложные анализы не нужны. Учителя, как правило, знают кто в классе балуется сигаретами.

— Другой вопрос, что школа для учащихся сегодня не имеет никакого авторитета и не влияет на формирование жизненных ориентиров и нравственных ценностей. Система образования выстроена таким образом, что учитель физики преподает физику, учитель литературы — литературу и не больше, — говорит Турбовский. Он отмечает, что при выявлении ребенка-курильщика с ним и с его родителями должен работать школьный психолог, а школа не располагает необходимым количеством нужных специалистов в этой области.

— У нас один психолог на школы в 800–1400 человек, этого слишком мало. В каждой школе должна работать служба психологической помощи, которая помогала бы и ребенку и его семье справиться с проблемой, — говорит эксперт. По словам Турбовского, в целях оптимизации расходов и реорганизации в системе школьного образования многие школы вообще отказываются от штатных психологов.

Как рассказала «Известиям» нарколог реабилитационного центра для детей и подростков «Квартал» Вероника Готлиб, любая зависимость у ребенка, как и у взрослого, формируется под воздействием четырех факторов: биологической предрасположенности, психологической потребности (зависимость облегчает общение, помогает стать членом группы), социального одобрения (когда вредная привычка не осуждается обществом или окружением ребенка — к примеру, родители курят) и духовной незрелости (неумением отличить плохое от хорошего). Готлиб убеждена, что никотиновую зависимость дети должны преодолевать совместно с родителями и специалистами — наркологами и психотерапевтами. Однако она отмечает, что все попытки бесполезны, если в семье ребенка курят сами родители.

По данным Росстата, в России курит около 44 млн человек, включая детей и подростков. Ежегодно от болезней, вызванных употреблением табака, умирает порядка 400 тыс. россиян.

источник

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) занимает одно из первых мест среди заболеваний, ежегодно приводящих к смерти или инвалидизации людей трудоспособного возраста. По прогнозам ученых к 2020 году ХОБЛ может войти в тройку заболеваний, которые лидируют как причина смертности в мире [4, 5].

ХОБЛ редко диагностируется на ранней стадии болезни, поэтому лечение, как правило, начинается поздно [4, 5]. Гиподиагностика данного заболевания связана с отсутствием точных диагностических критериев болезни, особенно на ее ранних этапах, поздней обращаемостью к врачу, отсутствием активного выявления таких пациентов на профилактических осмотрах [5].

Основным методом диагностики ХОБЛ является спирография с бронходилатационным тестом, которая требует определенной силы и скорости выдоха, но пациенты с тяжелой и крайне тяжелой стадиями ХОБЛ не всегда могут это обеспечить. По показаниям проводится бронхоскопия с забором бронхо-альвеолярного лаважа, которая является инвазивной и тяжело переносится пациентами [9]. Каждый из методов диагностики требует определенной подготовки. Поэтому сегодня большое внимание уделяется разработке более простых и неинвазивных методик. Таким является анализ выдыхаемого человеком воздуха.

Окислительный стресс и антиоксидантный дисбаланс играют важную роль в патогенезе ХОБЛ. Продукты перекисного окисления липидов, а именно альдегиды, могут стать маркерами оксидант-индуцированного повреждения легких [1]. Corradi M. и соавт. изучили содержание альдегидов, в частности малонового диальдегида, гексаналя, гептаналя и нонаналя в КВВ у пациентов с различной степенью тяжести ХОБЛ, а также у курящих и некурящих здоровых респондентов. Повышение малонового диальдегида, гексаналя и гептаналя было отмечено в КВВ пациентов с ХОБЛ по сравнению со здоровыми некурящими, тогда как, по сравнению с КВВ здоровых курильщиков у больных ХОБЛ была повышена только концентрация малонового диальдегида. Концентрация этого вещества была повышена у здоровых курильщиков по сравнению со здоровыми некурящими субъектами [1, 12, 15]. Определение концентрации альдегидов в КВВ можно применять в диагностике окислительного стресса и оценке эффективности применения антиоксидантных лекарственных средств [12].

Montuschi P. и соавт. показали, что значения 8-изопростана у пациентов с ХОБЛ, как курящих, так и некурящих, в 1,8 раза выше чем, у здоровых курильщиков. У некурящих здоровых концентрация данного соединения в 2,2 раза ниже, чем у здоровых курильщиков. Представленные данные свидетельствуют о том, что измерение концентрации 8-изопростана в КВВ может быть еще одним маркером окислительного стресса при ХОБЛ [19].

Paredi P. и соавт. установили, что у пациентов с ХОБЛ, не получавших лечение гормональными препаратами, отмечен более высокий уровень этана в выдыхаемом воздухе, чем у тех, кто принимал как ингаляционные, так и пероральные кортикостероиды. Авторами исследования была выявлена корреляция между уровнем этана в выдыхаемом воздухе больных ХОБЛ и ОФВ1. Результаты исследования могут стать дополнением применяемому для мониторинга окислительного стресса при ХОБЛ анализу CO и NO [20].

Важными этиологическими факторами развития ХОБЛ являются курение и работа на вредных производствах. По данным Corradi M. и Mutti A., у пациентов с ХОБЛ и большим стажем курения отмечаются более высокие уровни токсичных элементов, содержащихся в сигаретах, например свинца, кадмия и алюминия, по сравнению с некурящими. Эти вещества могут дать количественную оценку накопления токсичных элементов в тканях-мишенях [11]. В ряде исследований была показана связь между воздействием кадмия и развитием эмфиземы. Определение токсичных металлов в КВВ у больных ХОБЛ может иметь отношение к пониманию патогенеза заболевания [3, 14], а также служить методом оценки долговременного влияния табачного дыма на человека.

Принято считать, что определение NO в выдыхаемом воздухе применяется для диагностики и мониторинга бронхиальной астмы, но NO может использовать как маркер нестабильности состояния у пациентов с ХОБЛ. Результаты ряда проведенных исследований показали, что концентрация NO в выдыхаемом воздухе больных ХОБЛ вне обострения ниже, чем у курящих и некурящих астматиков. Пациенты с нестабильной ХОБЛ имеют более высокую концентрацию NO в КВВ, чем курящие или некурящие пациенты со стабильным течением ХОБЛ [10, 17, 23].

Подтверждением того, что метаболиты NO играют важную роль в воспалительном процессе при ХОБЛ, является то, что уровень нитритов и нитрозотиола повышен в КВВ у пациентов с ХОБЛ по сравнению со здоровыми курильщиками. Для больных ХОБЛ выявлена обратная корреляция между значением ОФВ1 и уровнем нитротирозина в отличие от пациентов с бронхиальной астмой [3].

Van Berkel J.B.N. и соавт. удалось выделить 6 летучих органических соединений (ЛОС), на основании обнаружения, которых в выдыхаемом воздухе обследуемых в 92 % случаев удается диагностировать ХОБЛ [22].

Результаты исследования Bessa V. подтвердили, что выдыхаемый воздух больных ХОБЛ отличается от выдыхаемого воздуха здоровых людей по составу летучих соединений [7]. Для анализа выдыхаемого воздуха был использован метод спектрометрии ионной подвижности, тогда как Van Berkel J.B.N. применял методы газовой хроматографии и масс- спектроскопии [7, 22].

В ряде исследований было показано, что при ХОБЛ в КВВ увеличивается концентрация LTB4. Для лечения ХОБЛ, в том числе, используются антагонисты лейкотриеновых рецепторов. Э.Х. Анаев предлагает использовать уровень лейкотриенов в КВВ у больных ХОБЛ для оценки эффективности лечения данными препаратами [3].

Kostikas К и др. выявили достоверную зависимость между уровнем pH КВВ у пациентов с ХОБЛ и степенью нейтрофилии мокроты. Определение pH в динамике можно использовать для оценки степени выраженности воспаления и эффективности проводимого противовоспалительного лечения [2, 16].

Сегодня большое внимание уделяется персонализированной медицине. Проведя исследование НВВ у больных ХОБЛ, методом хромато-масс-спектрометрии и термодесорбционной хромато-масс-спектрометрии, и используя математические методы анализа, Basanta M. И соавт. удалось в 87 % случаев определить группу пациентов с ХОБЛ с частыми обострениями (более 2х в год), разделить в 74 % случаев больных ХОБЛ на принимающих и не принимающих ингаляционные кортикостероиды (ИГКС), дифференцировать больных ХОБЛ с повышенным числом эозинофилов в мокроте (≥1 % и ≥2 % эозинофилов в мокроте) от больных, у которых не было обнаружено эозинофилов в мокроте [6]. Таким образом, анализ выдыхаемого воздуха может помочь выделить различные фенотипы ХОБЛ и соответственно на основании этого разработать более индивидуальный подход к лечению болезни

Fens N. и др. помимо анализа НВВ с определением в нем ЛОС, параллельно проводили анализ индуцированной мокроты с определением уровней эозинофильного катионного протеина (ЭКБ) и миелопероксидазы, как маркеров активации эозинофилов и нейтрофилов соответственно. С наличием активированных эозинофилов или нейтрофилов в мокроте больных ХОБЛ связаны определенные ЛОС в выдыхаемом воздухе данных пациентов. Fens N. и соавт. смогли идентифицировать лишь некоторые ЛОС. Результаты исследования показали, что анализ выдыхаемого воздуха позволяет идентифицировать тип воспаления при ХОБЛ (нейтрофильное или эозинофильное) [13].

Выделение фенотипа больных ХОБЛ с повышенным количеством эозинофилов в мокроте очень важно, так как, по данным литературы, известно, что такие пациенты лучше отвечают на лечение ИГКС. Следовательно, это позволит проводить более тщательный подбор терапии [8, 18, 21].

Выводы: анализ выдыхаемого воздуха это современный ненвазивный метод диагностики ХОБЛ, который может быть применен, в том числе, для скрининговых обследований. Данный метод позволяет дифференцировать ХОБЛ в группе симптомосходных заболеваний, помогает в оценке эффективности лечения и более индивидуальном подборе терапии.

Агеева Т.С., д.м.н., профессор кафедры пропедевтики внутренних болезней ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России, г. Томск.

Карзилов А.И., д.м.н., профессор кафедры пропедевтики внутренних болезней ГБОУ ВПО СибГМУ Минздрава России, г. Томск.

источник

Определение оксида азота в выдыхаемом воздухе. Зачем нужно определение содержания оксида азота в выдыхаемом воздухе, цели исследования, как проводится диагностика, анализ данных

Присутствие оксида азота (NO) в живом организме было открыто в 1963 году. Его фракция в выдыхаемом воздухе имеет диагностическое значение для оценки функций дыхательной системы. Замечено, что при бронхиальной астме, поллинозах, аллергических ринитах, ХОБЛ содержание этого газа отличается от нормальной концентрации в сторону повышения. Таким образом, оксид азота является своеобразным маркером протекающих воспалительных и иных патологических процессов в лёгких и бронхах.

Определение оксида азота в выдыхаемом воздухе позволяет не только оценить тяжесть имеющейся патологии, но и проследить динамику заболевания. Зачастую ответ организма на проводимую терапию также оценивается при помощи данного исследования. Понижение концентрации оксида азота можно выявить ещё до видимых изменений в клинической картине. Метод совершенно безопасен, поскольку исключает инвазивность. Даже маленькие пациенты без труда проходят данный вид диагностики так часто, как того требует лечебная схема.

Оценка концентрации оксида азота в выдыхаемом газе целесообразна для решения следующих терапевтических задач:

исследование и оценка тяжести эозинофильного воспалительного процесса в дыхательной системе;
прогноз течения заболеваний дыхательных путей и ответа на предлагаемое лечение;
динамическое наблюдение и оценка эффективности проводимой терапии;
прогнозирование возможных обострений хронической патологии органов дыхания.

Определение содержания NO в выдыхаемом воздухе проводится пациентам для подтверждения диагноза и мониторинга при следующих заболеваниях:

бронхиальная астма;
ХОБЛ;
атопическая астма;
эозинофильный бронхит;
аллергический ринит.

Определение содержания оксида азота в составе выдыхаемого газа производится при помощи аппаратов – газоанализаторов. Наиболее часто применяется технология оценки содержания NO, основанная на хемилюминисцентном анализе. Однако этот метод достаточно дорогой, аппарат громоздкий, что затрудняет его применение во многих медицинских учреждениях.

электрохимический метод;
абсорбирующая спектроскопия;
лазерная магнитно-резонансная спектроскопия;
выделение оксида азота и его метаболитов в конденсате выдыхаемого газа.

Такие приборы не столь громоздки. Портативные газоанолизаторы находят всё более широкое применение, поскольку диагностика на них выполняется непосредственно лечащим врачом, а дыхательные манёвры, которые требуются от пациента, достаточно просты.

По оперативности различают:

экспресс диагностику (онлайн тесты в режиме реального времени);
автономные методики (офлайн).

В первом случае объём оксида азота оценивается непосредственно в процессе выдоха – газ проходит через газоанализатор и выделяется интересующая фракция.

Автономные методики предполагают сбор выдыхаемого воздуха в специальный резервуар и дальнейшее его исследование.

При любой технологии необходимо обеспечить несмешивание носового и лёгочного оксида азота, поскольку в физиологических условиях NO в верхних дыхательных путях всегда образуется больше, чем в нижних.

В ряде случаев производится раздельный анализ содержания оксида азота в газе, полученном из верхних и нижних дыхательных путей.

Существуют нормативы содержания NO в выдыхаемом воздухе, однако при анализе полученных диагностических данных следует учитывать рад факторов, которые могут повлиять на результаты:

в норме содержания NO выше у мужчин, чем у женщин;
в детском возрасте уровень данного газа повышается по мере развития ребёнка;
имеет место сильная корреляция содержания NO с наличием и тяжестью проявления атопии;
уровень выдыхаемого оксида азота выше при активном и пассивном курении.

В ряде клинических ситуаций целесообразно получаемые в ходе исследования данные соотносить не с протокольными нормативами, а с показателями, которые были выявлены у того же пациента на разных этапах заболевания (в момент манифеста, в остром течении, на этапе ремиссии).

Внесение в амбулаторную карту результатов, получаемых в ходе определения содержания оксида азота в выдыхаемом воздухе, настоятельно рекомендуется, поскольку большинство больных, которым показано данное исследование, обращаются с хронической патологией. Динамическое наблюдение и анализ содержания NO позволяет на протяжении многих лет строить картину течения болезни, прогнозировать дальнейшее её развитие, оптимизировать ведение таких пациентов и вносить коррективы в терапевтическую схему.

источник

Начинают исследование с выявления жалоб.

Жалобы могут быть связанные с поражением органов дыхания ( кашель, насморк, одышка и т.д.) и общие ( повышение температуры, слабость, вялость). Более детально жалобы мы будем рассматривать при изучении патологии органов дыхания.

Собирая анамнез заболеваниянеобходимо установить давность, возможные причины, взаимозависимость с поражением других органов и систем, динамику заболевания и эффективность проведённого лечения .

Исследуя анамнез жизни, необходимо обратить внимание на выявление факиоров, способствующих поражению органов дыхания ( нарушение режима и образа жизни ребёнка, заболевания во время беременности, недоношенность, недостаточное физическое развитие, плохой уход, питание, несоблюдение эпидрежима, охлаждение и перегревание ребёнка, выявляют наличие фоновых заболеваний ( рахит, анемии, гипотрофии, атопии).

При осмотре оценивают положение больного (вынужденное сидячее при бронхиальной астме, при плеврите – на поражённом боку, при бронхоэктазах и т.д.), цвет кожных покровов, проводят осмотр верхних дыхательных путей (носа, зева, лица, шеи) При этом отмечают необычную синюшность или бледность, дыхательные движения крыльев носа( при одышке) , пенку в углах рта ( при пневмониях у новорождённых).При тяжёлых поражениях органов дыхания у детей можно заметить участие в дыхании шейных мышц втяжение над- и подключичной ямки. В норме у детей может быть любой тип дыхания. Но дыхательные движения всегда равномерны. Ритмичны и соответствуют возрастной частоте (у новорождённых – 40 – 60 в мин., до 6 мес -35-45 в мин., до года – 35-40, 2-6 лет -25-30, 7-12 лет- 18, у старших – 26-20 в мин. Так же проводят осмотр формы грудной клетки ( широкая « бочкообразная», воронкообразная, рахитическая, ассиметричная ).

Пальпация, перкуссия и аускультация у детей проводится той же методикой, как и у взрослых, но при этом надо учитывать некоторые особенности:

— у детей раннего возраста голосовое дрожание определяют в момент плача, крика или кашля, выражено оно слабее, чем у старших детей и диагностическая ценность невелика;

— перкуссию у маленьких детей лучше проводить на руках у мамы;

— палец плессиметр левой руки лучше прикладывать к поверхности грудной клетки не плашмя, а под углом 45 градусов;

— у маленьких детей при сравнительной перкуссии можно обнаружить притупление лёгочного перкуторного звука в нижних отделах правого лёгкого при метеоризме. Этот признак наблюдается в положении лёжа и исчезает при перкуссии в положении стоя. Связано это со смещением печени вверх при метеоризме.

— при сравнительной перкуссии у детей перкуторный звук над правой верхушкой несколько короче, чем над левой (более короткий бронх справа и более низкое расположение верхушки с этой стороны , плюс большее развитие мышц правого плеча); перкуторный звук во 2-3 межреберьях слева несколько укорочен из-за близости сердца; при перкуссии по средней подмышечной линии внизу справа перкуторный звук имеет притупленный оттенок ( печень), а слева – тимпанический оттенок ( желудок);

-нижние границы лёгких определяют по тем же топографическим линиям, что и у взрослых и в норме в возрасте до 10 лет они находятся:

по среднеключичной линии справа – на VI ребре, слева соответствуют границе сердца, по средней подмышечной справа – VI –VII справа, слева – на IX ребре, по лопаточной линии справа – на IX ребре, слева – на XI ребре.

У детей от 10 до 12 лет и старше перкуторные границы приближаются к границам взрослых: по окологрудинной линии справа – VI ребро, слева границу не определяют; по передней подмышечной линии справа и слева – VII ребро; по средней подмышечной справа и слева – VIII ребро; по задней подмышечной справа и слева – IX ребро; по лопаточной справа и слева – X ребро; по околопозвоночной справа и слева – XI грудной позвонок.

— верхние границы у детей следующие (с обеих сторон) : спереди – линия, соединяющая середину верхнего края трапециевидной мышцы с грудинно- ключичным соединением, сзади – уровень остистого отростка VII шейного позвонка;

— подвижность нижних краёв лёгких у детей составляет 2-6 см;

— у детей раннего и дошкольного возраста выслушивается при аускультации громкое везикулярное дыхание, которое называется пуэрильным. Часто такое дыхание путают с жёстким. Объясняется эта особенность узкими бронхами, короткой трахеей и усиленной проводимостью стенок грудной клетки у детей.

Особенности инструментальных методов исследования органов дыхания:

Спирография:используется для регистрации лёгочных объёмов и вентиляционных показателей . Проба ТИФФНО- даёт представление о состоянии проходимости воздухоносных путей. Определяется объём воздуха, который выдыхает больной за единицу времени в момент максимального выдоха после предельно глубокого вдоха. Дети 6-16 лет выдыхают следующее количество воздуха от объёма ЖЁЛ: за 0,25 с -30-35%, за 0,5с-70-75%, за 1 с – 75-100%.При патологических состояниях эти показатели снижаются.

Спирометрия:проводится по методике взрослых, детям после 5-6 лет, определяется объём дыхания, минутный объём дыхания, жизненная ёмкость лёгких. Показатели ОД : при рождении – 21 мл, до 4 мес – 47-53 мл, до года – 54-79 мл, до 3 лет – 97 мл, в 4 года – 110 мл. Мод: при рождении – 1.13л/мин, до 4 мес – 12.2-2.37 л/мин, до года – 2.38-2.75 л/мин, в 4 года – 3,08 л/мин

Пикфлоуметрия:измерение пиковой скорости выдоха. Методика аналогична взрослым, выполняется соответственно алгоритму.

Пневмотахиметрия:позволяет определить нарушения бронхиальной проходимости при патологии органов дыхания. Применяется после 5 лет, показатели объёмных скоростей форсированного вдоха и выдоха с возрастом увеличиваются в норме.

Бронхоскопия, рентгеновское исследование, томография , бронхография:как у взрослых. Бронхография проводится под общим или местным обезболиванием, детям до 6-7 лет применяется лишь общая анестезия.

Из лабораторных методов имеет значение общий анализ крови, исследование мокроты ( у детей собрать трудно), исследование крови на иммуноглобулины , белковые фракции.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10440 — | 7297 — или читать все.

195.133.146.119 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Резюме. Рассмотрены ингаляционные маркеры заболевания и традиционные инвазивные подходы

Бронхиальная астма является распространенным, потенциально тяжелым хроническим заболеванием, которое в большинстве случаев отвечает на эффективную терапию, направленную на контроль симптоматики и минимизацию частоты и риска развития обострений. В основе бронхиальной астмы лежит хроническое воспаление дыхательных путей, а помимо этого, основной патофизиологической особенностью заболевания является обструкция бронхов из-за сужения их просвета, отека слизистой оболочки и гиперсекреции. Все патогенетические механизмы бронхиальной астмы еще не полностью охарактеризованы, поэтому сам термин этого заболевания применяется к гетерогенной группе патологических состояний, которые характеризуются фиксированным или лабильным ограничением потока воздуха в дыхательных путях, различными формами воспаления, разным воздействием вирусных и бактериальных инфекций, вариабельным кашлевым рефлексом и гиперсекрецией слизи.

Для такого сложного синдрома, как бронхиальная астма, идентифицирован целый ряд патогенных факторов, в том числе генетическая предрасположенность и несколько факторов окружающей среды. Также различные события в раннем возрасте могут иметь тесную связь с развитием респираторных заболеваний на протяжении всей последующей жизни. Вирусные инфекции, воздействие табачного дыма и пищевые факторы — это лишь некоторые из ранних экологических проблем, которые могут играть важную роль в развитии бронхиальной астмы и ориентировать поиск новых стратегий раннего предупреждения этого патологического состояния.

Ключом к патогенезу бронхиальной астмы является взаимодействие между человеком и окружающей средой, что приводит к возникновению различных клинических фенотипов с различными типами визинга (ранний, временный, стойкий, поздний) и воспаления дыхательных путей (эозинофильное, нейтрофильное и др.), а также различным ответом на лечение. Несмотря на то что эти фенотипы зачастую имеют важное клиническое значение, они не всегда дают представление о процессах, лежащих в основе бронхиальной астмы. Именно поэтому недавно была представлена концепция эндотипов бронхиальной астмы, которая прокладывает путь к классификации заболевания согласно подтипам в зависимости от лежащих в основе функциональных и патофизиологических механизмов. Этот подход кажется многообещающим в отношении улучшения понимания патогенеза бронхиальной астмы.

В этой ситуации фундаментальным является поиск биомаркеров, способных ориентировать диагностику, менеджмент и лечение пациентов с бронхиальной астмой и, возможно, способствовать разработке персонализированных методов лечения. Это может привести к разработке нового, более точного подхода, который, в первую очередь, сможет идентифицировать патологический процесс с помощью неинвазивных методов выявления воспаления дыхательных путей вместо традиционной оценки симптомов и функции легких.

Золотым стандартом исследования воспаления дыхательных путей является бронхоскопия с бронхоальвеолярным лаважем и биопсией, но инвазивность таких процедур ограничивает их использование в педиатрической практике. Воспаление дыхательных путей может быть эффективно изучено путем анализа мокроты, так как ее клеточный состав сильно коррелирует с аналогичным в жидкости бронхоальвеолярного лаважа. Индукция отделения мокроты также менее инвазивна, чем бронхоскопия, но анализ мокроты является технически более сложным и страдает от выраженной вариабельности в повседневной клинической практике. Учитывая недостатки доступных инвазивных тестов, большое внимание уделяется разработке неинвазивных методов исследования патогенных механизмов, лежащих в основе бронхиальной астмы, с использованием анализа выдыхаемого воздуха, что особенно актуально в педиатрической практике. Исходя из этого, ученые Италии рассмотрели некоторые подходы, предложенные в последнее время, для оценки их возможной роли в характеристике бронхиальной астмы. Результаты этой работы опубликованы 7 августа 2018 г. в журнале «Asthma Research and Practice».

Первый отчет о присутствии газообразного оксида азота в выдыхаемом человеком воздухе датирован 1993 годом. В 1997 г. выявлены повышенные концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе у детей с бронхиальной астмой и еще более высокие уровни при обострении заболевания, а также резкое снижение концентрации при применении пероральной стероидной терапии. В результате в начале 2000-х годов было опубликовано большое количество работ, изучающих взаимосвязь между фракционными концентрациями выдыхаемого оксида азота и бронхиальной астмой.

Несколько потенциальных способов применения анализа уровня выдыхаемого оксида азота, особенно в качестве диагностического инструмента, изучены при бронхиальной астме у детей для прогнозирования ответа на применение ингаляционных глюкокортикостероидов и управления терапией. Во многих исследованиях обнаружена корреляция между концентрацией оксида азота и эозинофилией мокроты, эозинофилией в крови, уровнями иммуноглобулина Е и др. Таким образом, концентрация оксида азота считается маркером общего эндотипа бронхиальной астмы, характеризующегося Th2-опосредованным воспалением дыхательных путей, эозинофилией и реакцией на применение ингаляционных глюкокортикостероидов. Отмечается, что, поскольку повышенные концентрации оксида азота описаны и при других атопических состояниях, было высказано предположение, что низкие концентрации оксида азота при неэозинофильном фенотипе бронхиальной астмы могут быть прогностически более важными, чем повышенные уровни при эозинофильном варианте. Ввиду этого высказано предположение, что анализ концентрации оксида азота может помочь клиницистам идентифицировать развитие бронхиальной астмы на ранних этапах среди детей дошкольного возраста с рецидивирующими хрипами.

Более ранние исследования потенциальной роли анализа оксида азота в ориентации относительно лечения не всегда считали полезным включать его в основанный на симптомах подход к лечению с помощью ингаляционных глюкокортикостероидов, но более свежие данные свидетельствуют о том, что его использование может помочь в профилактике обострений бронхиальной астмы, требующей применения пероральных глюкокортикостероидов. Некоторые ученые предположили, что изменяющиеся уровни оксида азота и их взаимная корреляция с симптомами могут генерировать полезную информацию о тяжести и контроле бронхиальной астмы. Таким образом, даже если нет четких доказательств для поддержки использования анализа уровня оксида азота в дополнение к стандартным методам терапии, основанной на симптоматике, для повседневного контроля над астмой, возможно, терапия, основанная на уровнях оксида азота, может значительно улучшить контроль симптомов при некоторых субфенотипах бронхиальной астмы.

Хорошая стандартизация метода измерения концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе и исследования, демонстрирующие его потенциальные клинические направления использования, привели к принятию его в качестве метода, способствующего управлению бронхиальной астмой, в руководящих принципах британского Национального института здравоохранения и совершенствования медицинской помощи (National Institute for Health and Care Excellence — NICE). С другой стороны, в руководящих принципах GINA (Global Initiative for Asthma — Глобальная инициатива по бронхиальной астме) пока не рекомендуют его клиническое применение. Недавно появилось предположение, что анализ концентрации оксида азота действительно может сыграть важную роль в стратификации пациентов в соответствии с особенностями эозинофильного воспаления и быть использованным в качестве возможного метода для внедрения более персонализированного терапевтического подхода.

Измерение температуры выдыхаемого воздуха было предложено как неинвазивный метод для выявления воспаления и ремоделирования дыхательных путей. Предложено несколько методов измерения температуры выдыхаемого воздуха, таких как скорость повышения температуры выдыхаемого воздуха, пик температуры выдыхаемого воздуха и показатель плато на момент окончания выдоха. В педиатрической популяции эти методы нелегко применять, поэтому было предложено новое и упрощенное устройство для измерения температуры выдыхаемого воздуха во время спокойного дыхания.

Результаты ранее проведенных исследований показали, что температура выдыхаемого воздуха ассоциирована с выраженностью воспаления дыхательных путей, она повышается при неадекватно контролируемой бронхиальной астме и снижается в ответ на противовоспалительную терапию, она значительно выше у пациентов с тяжелой бронхиальной астмой по сравнению с лицами с легким или умеренным течением заболевания, а также она отражает изменения выраженности воспаления дыхательных путей у детей с вирус-индуцированными обострениями бронхиальной астмы. Стоит отметить, что в некоторых исследованиях не обнаружена взаимосвязь температуры выдыхаемого воздуха со степенью контроля бронхиальной астмы.

Этот неинвазивный метод может быть использован для оценки воспаления дыхательных путей. Конденсат собирается путем охлаждения выдыхаемого воздуха при контакте с холодной поверхностью. Стоит понимать, что конденсат выдыхаемого воздуха является разбавленной жидкостью, состав которой почти полностью представлен водой, и, следовательно, его анализ требует применения высокочувствительных методов для надежной оценки растворенных веществ. Поскольку этот метод требует только лишь спокойного дыхания, он может быть безопасно и без каких-либо побочных эффектов применяться даже среди пациентов дошкольного возраста. Более того, разработаны методы сбора конденсата выдыхаемого воздуха для детей раннего возраста и даже младенцев.

Полученный конденсат содержит нестабильные летучие (например пероксид водорода), полулетучие и нелетучие молекулы (белки и цитокины), переносимые респираторными капельками. Считается, что состав этих капель отражает состав жидкостной составляющей дыхательных путей, что позволяет провести неинвазивное исследование легочных биохимических и воспалительных процессов. Многие биомолекулы, маркеры воспаления дыхательных путей и окислительного стресса были идентифицированы и проанализированы именно в конденсате выдыхаемого воздуха детей с бронхиальной астмой.

Несмотря на выраженный потенциал представленного неинвазивного метода оценки биомаркеров бронхиальной астмы, основным ограничением, препятствующим его широкому клиническому применению, остается отсутствие систематического, скрупулезного описания того, как следует собирать, хранить и анализировать конденсат. Недавно был опубликован «Технический стандарт Европейского респираторного общества» («A European Respiratory Society technical standard»), в котором содержатся технические нормы и рекомендации по сбору и анализу образцов конденсата выдыхаемого воздуха.

Многие исследования, изучающие воспаление дыхательных путей, были сосредоточены на эйкозаноидах — большой группе гетерогенных метаболитов арахидоновой кислоты, произведенных в результате свободнорадикальной или ферментативной оксигенации, включая простаноиды, лейкотриены и эпоксиды. Лейкотриены B4 являются мощными медиаторами воспаления и хемоаттрактантами для нейтрофилов, которые играют роль в патофизиологии бронхиальной астмы. Повышенные уровни этих лейкотриенов были обнаружены в конденсате выдыхаемого воздуха детей с бронхиальной астмой. Также показано, что концентрация лейкотриенов В4 в два раза выше у пациентов с бронхиальной астмой, не принимавших глюкокортикостероиды, чем у здоровых людей.

Цистеиновые лейкотриены (C4, D4 и E4), которые являются мощными констрикторами и провоспалительными медиаторами, ранее были выявлены в более высоких концентрациях в конденсате выдыхаемого воздуха пациентов с бронхиальной астмой, особенно в случаях нестабильной или тяжелой формы заболевания. Исследовательская группа ученых продемонстрировала, что уровни цистеиновых лейкотриенов снижаются после 5-дневного курса перорального применения преднизона при обострении бронхиальной астмы, что свидетельствует о том, что глюкокортикостероиды могут влиять на усиление продукции лейкотриенов, связанное с обострением бронхиальной астмы. Между тем, другая группа ученых обнаружила, что концентрация цистеиновых лейкотриенов в выдыхаемом воздухе и процент эозинофилов в индуцированной мокроте были ниже после избегания воздействия аллергенов.

Что касается окислительного стресса, то в образцах конденсата выдыхаемого воздуха выявлены несколько потенциальных биомаркеров, таких как 8-изопростан и пероксид водорода. 8-Изопростан представляет собой простагландиноподобное соединение, полученное в ходе пероксидации арахидоновой кислоты. Отмечается значительное повышение уровня 8-изопростана у детей с бронхиальной астмой, особенно во время обострения заболевания. Выявлено, что 5-дневный курс преднизона (перорально) снижает уровни 8-изопростана, хотя они остаются выше, чем у здоровых лиц. Эти данные свидетельствуют о том, что глюкокортикостероиды не могут быть полностью эффективной монотерапией в лечении окислительного стресса у детей с обострением бронхиальной астмы. Другим маркером окислительного стресса, выявляемым в конденсате выдыхаемого воздуха, является пероксид водорода. Метаанализ, проведенный среди взрослых пациентов с диагностированной бронхиальной астмой, показал, что концентрации пероксида водорода в конденсате выдыхаемого воздуха у них выше, а также коррелируют с тяжестью заболевания, контролем течения болезни и ответом на терапию стероидами. При этом уровни пероксида водорода также снижаются у пациентов с бронхиальной астмой, принимающих глюкокортикостероиды. Подобным образом маркерами окислительного стресса могут служить 3-нитротирозин, нитрит и нитрат, но имеются противоречивые результаты в отношении связи между этими молекулами и тяжестью бронхиальной астмы.

Летучие органические соединения продуцируются легкими или верхними дыхательными путями, а также из системы кровообращения через легочные капилляры попадают в альвеолы. Однако стоит понимать, что на сбор таких веществ могут влиять экологические, физиологические и методологические факторы, включая состояния до, во время и после сбора материала для анализа.

В заключение исследователи пришли к выводу, что за последние 20 лет большое количество исследований на тему бронхиальной астмы (особенно в педиатрической практике) фокусировали внимание именно на неинвазивных биомаркерах в выдыхаемом воздухе. Анализ концентрации оксида азота в выдыхаемом воздухе не может быть рекомендован для всех детей с бронхиальной астмой на регулярной основе, но он может сыграть важную роль в характеристике специфического поддающегося терапии признака (Th2-опосредованное эозинофильное воспаление). Анализ выдыхаемого воздуха остается одним из наиболее интересных подходов к изучению бронхиальной астмы у детей, при этом многие новые подходы (протеомика и метаболомика) кажутся многообещающими в аспекте характеристики биомаркеров, связанных с конкретными эндотипами бронхиальной астмы.

Ferraro V., Carraro S., Bozzetto S. et al. (2018) Exhaled biomarkers in childhood asthma: old and new approaches. Asthma Res. Pract., Aug. 7, 4: 9.

источник

Авторы: Клименко В.А., Криворотько Д.Н. Кафедра пропедевтики педиатрии № 2, Харьковский национальный медицинский университет

В обзоре литературы отображены основные исторические этапы развития исследований выдыхаемого воздуха и современные представления о биомаркерах конденсата выдыхаемого воздуха у человека.

Диагностика, выдыхаемый воздух, биомаркеры, конденсат.

В здоровом теле — здоровый выдох!

В.А. Скрупский

Одним из важных направлений современной медицины является неинвазивная диагностика. Актуальность проблемы обусловлена щадящими методическими приемами забора материала для анализа, когда пациенту не приходится испытывать боль, физический и эмоциональный дискомфорт; безопасностью исследований ввиду невозможности заражения инфекциями, передающимися через кровь или инструментарий. Неинвазивные методы диагностики могут применяться, с одной стороны, в амбулаторных условиях, что обеспечивает их широкое распространение; с другой стороны — у пациентов в реанимационном отделении, т.к. тяжесть состоянии больного не является противопоказанием для их выполнения. В последнее время в мире возрос интерес к исследованию выдыхаемого воздуха (ВВ) как неинвазивному методу диагностики бронхолегочных, сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных и других заболеваний.

Известно, что функциями легких, помимо респираторной, являются метаболическая и выделительная. Именно в легких подвергаются ферментативной трансформации такие вещества, как серотонин, ацетилхолин и, в меньшей степени, норадреналин. Легкие обладают самой мощной ферментной системой, разрушающей брадикинин (80 % брадикинина, введенного в легочный кровоток, инактивируются при однократном прохождении крови через легкие). В эндотелии легочных сосудов синтезируются тромбоксан В2 и простагландины, а 90–95 % простагландинов группы Е и Fа инактивируются также в легких. На внутренней поверхности легочных капилляров локализуется большое количество ангиотензин-конвертирующего фермента, который катализирует превращение ангиотензина I в ангиотензин II. Легкие играют важную роль в регуляции агрегатного состояния крови благодаря своей способности синтезировать факторы свертывающей и противосвертывающей систем (тромбопластин, факторы VII, VIII, гепарин). Через легкие выделяются летучие химические соединения, образующиеся в ходе реакций обмена, происходящих как в легочной ткани, так и во всем организме человека. Так, например, ацетон выделяется в реакциях окисления жиров, аммиак и сероводород — при обмене аминокислот, предельные углеводороды — в ходе перекисного окисления ненасыщенных жирных кислот. По изменению количества и соотношения выделяемых при дыхании веществ можно делать выводы об изменениях обмена веществ и наличии болезни.

С древних времен для диагностики заболеваний учитывался состав ароматических летучих веществ, выделяемых больным при дыхании и через кожу (т.е. запахи, исходящие от пациента). Продолжая традиции античной медицины, известный клиницист начала ХХ века М.Я. Мудров писал: «Обоняние твое да будет чувствительным не к масти благовоний для влас твоих, не к ароматам, из одежды твоей испаряемым, а к запертому и зловонному воздуху, окружающему больного, к заразительному его дыханию, поту и ко всем его извержениям» [1]. Анализ выделяемых человеком ароматических химических веществ имеет для диагностики столь важное значение, что многие запахи описаны как патогномоничные симптомы заболеваний: например, сладковатый «печеночный» запах (выделение метилмеркаптана — метаболита метионина) при печеночной коме, запах ацетона у больного в кетоацидотической коме или запах аммиака при уремии.

Длительный период анализ ВВ носил субъективный и описательный характер, но с 1784 года в его изучении наступил новый этап — назовем его условно «параклинический» или «лабораторный». В этом году французский естествоиспытатель Антуан Лоран Лавуазье вместе с известным физиком и математиком Симоном Лапласом провели первое лабораторное исследование выдыхаемого воздуха у морских свинок. Они установили, что выдыхаемый воздух состоит из удушливой части, дающей угольную кислоту, и инертной части, которая выходит из легких без изменений. Эти части позже назвали углекислым газом и азотом [2, 3]. «Из всех явлений жизни нет более поразительного и заслуживающего внимания, чем дыхание», — пророчески писал А.Л. Лавуазье.

Долгое время (ХVIII–ХIХ века) анализ ВВ проводился химическими методами. Концентрации веществ в ВВ низкие, поэтому для их выявления требовалось пропускание больших объемов воздуха через поглотители и растворы.

В середине XIX века немецкий врач А. Небельтау впервые использовал исследование ВВ для диагностики заболевания — в частности, нарушения обмена углеводов. Он разработал способ определения малых концентраций ацетона в ВВ. Больному предлагалось выдыхать в трубку, опущенную в раствор йодата натрия. Ацетон, содержащийся в воздухе, восстанавливал йод, при этом изменялся цвет раствора, по которому А. Небельтау довольно точно определял концентрацию ацетона [4].

В конце ХІХ — начале ХХ века количество исследований по изучению состава ВВ резко возросло, что было связано, прежде всего, с потребностями военно-промышленного комплекса. В 1914 году в Германии была спущена на воду первая подводная лодка «Лолиго», что стимулировало поиск новых способов получения искусственного воздуха для дыхания под водой. Фриц Хабер, разрабатывая химическое оружие (первые отравляющие газы) с осени 1914 г., параллельно разрабатывал защитную маску с фильтром. Первая газовая атака на фронтах Первой мировой войны 22 апреля 1915 года привела к изобретению в том же году противогаза. Развитие авиации и артиллерии сопровождалось строительством бомбоубежищ с принудительной вентиляцией. В дальнейшем изобретение ядерного оружия стимулировало проектировку бункеров для длительного пребывания в условиях ядерной зимы, а развитие космической науки требовало создания новых поколений систем жизнеобеспечения с искусственной атмосферой. Все эти задачи по разработке технических устройств, обеспечивающих нормальное дыхание в замкнутых пространствах, могли быть решены только при условии изучения состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха. Это та ситуация, когда «не было бы счастья, да несчастье помогло». Помимо углекислого газа, кислорода и азота, в ВВ были обнаружены пары воды, ацетон, этан, аммиак, сероводород, окись углерода и некоторые другие вещества. Anstie в 1874 г. выделил этанол в ВВ — этот метод и сегодня используется в дыхательном тесте на алкоголь [5].

Но качественный прорыв в изучении состава ВВ был сделан только в начале ХХ века, когда начали применяться масс-спектрография (МС) (Томпсон, 1912) и хроматография. Эти аналитические методы позволяли определять вещества, находящиеся в низких концентрациях, и не требовали больших объемов воздуха для выполнения анализа. Хроматография была впервые применена русским ученым-ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1900 году, но метод был незаслуженно забыт и практически не развивался до 1930-х годов. Возрождение хроматографии связано с именами английских ученых Арчера Мартина и Ричарда Синга, которые в 1941 г. разработали метод распределительной хроматографии, за что им в 1952 году была присуждена Нобелевская премия в области химии [6]. С середины XX века и до наших дней хроматография и масс-спектрография являются одними из наиболее широко применяемых аналитических методов для изучения ВВ. Этими методами в ВВ было определено около 400 летучих метаболитов, многие из которых используются как маркеры воспаления, определены их специфичность и чувствительность для диагностики многих заболеваний. Описание веществ, выявленных в ВВ при различных нозологических формах, в данной статье нецелесообразно, т.к. даже их простое перечисление займет многие страницы. Применительно к анализу летучих веществ ВВ необходимо сделать акцент на трех моментах.

Во-первых, анализ летучих веществ ВВ уже «вышел» из лабораторий и сегодня имеет не только научный и теоретический интерес, но и сугубо практическое значение. Примером являются капнографы (приборы, регистрирующие уровень углекислого газа). С 1943 г. (когда Luft создал первый прибор для регистрации СО2) капнограф — обязательный компонент аппаратов ИВЛ и анестезиологической аппаратуры. Другой пример — определение оксида азота (NO). Впервые его содержание в ВВ было измерено в 1991 г. L. Gustafsson и соавт. у кроликов, морских свинок и людей [7]. В последующем потребовалась одна пятилетка, чтобы значение этого вещества как маркера воспаления было доказано. В 1996 г. группой ведущих исследователей созданы единые рекомендации по стандартизации измерений и оценки выдыхаемого NO — Exhaled and nasal nitric oxide measurements: recommendations [8]. А в 2003 г. получено разрешение FDA и начато промышленное производство детекторов NO [9]. В развитых странах определение оксида азота в ВВ широко применяется в рутинной практике пульмонологами, аллергологами как маркер воспаления дыхательных путей у стероид-наивных пациентов и для оценки эффективности противовоспалительной топической терапии у больных с хроническими обструктивными заболеваниями легких [10–12].

Во-вторых, наибольшая диагностическая значимость анализа ВВ отмечена при заболеваниях органов дыхания — описаны достоверные изменения состава ВВ при бронхиальной астме, ОРВИ, бронхоэктатической болезни, фиброзирующем альвеолите, туберкулезе, реакции отторжения легочного трансплантата, саркоидозе, хроническом бронхите, поражении легких при системной красной волчанке, аллергическом рините и др. [13].

В-третьих, при некоторых нозологических формах анализ ВВ позволяет выявить патологию на той стадии развития, когда другие методы диагностики малочувствительны, неспецифичны и неинформативны. Например, обнаружение алканов и монометилированных алканов в ВВ позволяет диагностировать рак легких на ранних стадиях (Gordon et al., 1985) [14], в то время как стандартные скрининг-исследования при опухоли легких (рентгенография и цитология мокроты) еще не информативны [15]. Исследование данной проблемы было продолжено Phillips et al., в 1999 г. ими определено в ВВ 22 летучих органических вещества (преимущественно алканы и производные бензола), содержание которых было достоверно выше у больных с опухолью легких [16]. Ученые из Италии (Diana Poli et al., 2005) показали возможность использования стиролов (с молекулярной массой 10–12 M) и изопренов (10–9 M) в ВВ как биомаркеров опухолевого процесса — диагноз был корректно установлен у 80 % больных [17].

Таким образом, исследование ВВ продолжается достаточно активно по многим направлениям, и изучение литературы по данной проблеме вселяет в нас уверенность, что в будущем анализ ВВ для диагностики заболеваний станет столь же рутинным методом, как контроль уровня алкоголя в ВВ у водителя транспортного средства работником ГАИ.

Новый этап изучения свойств ВВ начался в конце 70-х годов прошлого века — нобелевский лауреат Linus Pauling (Лайнус Полинг) предложил анализировать конденсат ВВ (КВВ). Используя методы газовой и жидкостной хроматографии, ему удалось идентифицировать до 250 веществ [18], а современные методики позволяют определить до 1000 (!) субстанций в КВВ [19].

С физической точки зрения ВВ представляет собой аэрозоль, состоящий из газообразной среды и взвешенных в ней жидких частиц. ВВ насыщен водяными парами, количество которых составляет примерно 7 мл/кг массы тела в сутки. Взрослый человек выделяет через легкие около 400 мл воды в сутки, но суммарный объем экспиратов зависит от многих внешних (влажность, давление окружающей среды) и внутренних (состояние организма) факторов. Так, при обструктивных заболеваниях легких (бронхиальная астма, хронический обструктивный бронхит) объем экспиратов уменьшается, а при остром бронхите, пневмонии — увеличивается; гидробалластная функция легких уменьшается с возрастом — на 20 % каждые 10 лет, зависит от физической нагрузки и т.д. [20, 21]. Увлажнение ВВ также определяется бронхиальным кровообращением [22]. Водяные пары служат переносчиками многих летучих и нелетучих соединений посредством растворения молекул (согласно коэффициентам растворения) и образования новых химических веществ внутри аэрозольной частицы [23].

Известны два основных метода формирования аэрозольных частиц:

1. Конденсационный — от малого к большому — образование капель жидкости из молекул перенасыщенного пара.

2. Диспергационный — от большого к малому — измельчение бронхоальвеолярной жидкости, выстилающей респираторный тракт, при турбулентном потоке воздуха в дыхательных путях [24, 25].

Средний диаметр аэрозольных частиц в норме при нормальном дыхании у взрослого человека составляет 0,3 мкм, а количество — 0,1–4 частицы в 1 см2 [26]. При охлаждении воздуха водяные пары и содержащиеся в них вещества конденсируются, что делает возможным их количественный анализ.

Таким образом, диагностические возможности исследования КВВ базируются на гипотезе, что изменения концентрации химических веществ в КВВ, сыворотке крови, легочной ткани и бронхоальвеолярной лаважной жидкости однонаправлены [19, 27].

Для получения КВВ используют приборы как серийного производства (EcoScreen® — Jaeger Tonnies Hoechberg, Германия; R Tube® — Respiratory Research, Inc., США), так и самодельные. Принцип действия всех устройств единый: пациент совершает форсированные выдохи в емкость (сосуд, колбу, трубку), в которой водяные пары, содержащиеся в воздухе, конденсируются при охлаждении. Охлаждение осуществляется жидким или сухим льдом, реже — жидким азотом. Для улучшения конденсации водяных паров в емкости для сбора КВВ создается турбулентный поток воздуха (изогнутая трубка, изменение диаметров сосуда). Подобные устройства позволяют собрать у детей старшего возраста и взрослых до 5 мл конденсата за 10–15 мин дыхания. На кафедре пропедевтики педиатрии № 2 ХНМУ (В.А. Клименко, Д.Н. Криворотько, 2009) создано устройство для получения КВВ у детей раннего возраста (заявка подана, № приоритета U 2010 05878 от 10 мая 2010 г.). Устройство состоит из стеклянной изогнутой трубки, помещенной в сосуд с жидким льдом, системы клапанов (вдоха/выдоха) и маски для дыхания. Для сбора конденсата не требуется активного сознательного участия пациента, что делает возможным применение методики с периода новорожденности. За 45 мин спокойного дыхания у новорожденных с пневмонией удается получить 0,1–0,3 мл конденсата.

Большинство биологически активных веществ могут быть исследованы в конденсате, собранном при помощи самодельных приборов. Исключение составляют лейкотриены — учитывая их быстрый метаболизм и нестабильность, они могут быть определены только в замороженных образцах, полученных приборами серийного производства. Например, в устройстве EcoScreen создается температура до –10 °С, что обеспечивает быструю заморозку конденсата.

На состав КВВ может влиять материал, из которого изготовлен контейнер. Так, при исследовании производных липидов прибор должен быть изготовлен из полипропилена и рекомендуется избегать контакта КВВ с полистиреном, который может абсорбировать липиды, влияя на точность измерений [29, 30].

Какие биомаркеры сегодня определены в КВВ? Наиболее полный ответ на этот вопрос содержится в обзоре, выполненном Montuschi Paolo (отделение фармакологии медицинского факультета Католического университета Святого Сердца, Рим, Италия). Обзор опубликован в 2007 году в журнале Therapeutic Advances in Respiratory Disease [31], данные представлены в табл. 1.

Таким образом, конденсат выдыхаемого воздуха является биологической средой, по изменению состава которой можно судить о морфофункциональном состоянии, прежде всего респираторного тракта, а также других систем организма. Сбор и исследование конденсата представляют собой новое перспективное направление современных научных исследований.

1. Чем пахнут болезни // Feldcher. Информационный сайт скорой помощи; http://www.feldsher.ru/news-view-1258.html.

2. Открытие газов // Аllchem. Мы знаем о химии все; http://allchem.ru/pages/history/97.

3. Лавуазье Антуан Лоран. Раздел Наука и техника: Химия / Кругосвет. Энциклопедия online; http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/LAVUAZE_ANTUAN_LORAN.html.

4. Hubbard R.S. Determination of acetone in expired air // J. Biol. Chem. — 1920. — № 43. — Р. 57-65.

5. Baldwin A.D. Anstie’s alcohol limit: Francis Edmund Anstie 1833–1874 // Am. J. Public Health. — 1977. — № 67. — Р. 679-681.

6. Хроматография — Википедия; http://ru.wikipedia.org/wiki.

7. Gustafsson L.E., Leone A.M., Persson M.G., Wiklund N.P., Moncada S. Endogenous nitric oxide is present in the exhaled air of rabbits, guinea pigs and humans // Biochem. Biophys. Res. Commun. — 1991. — № 181. — Р. 852-857.

8. Kharitonov S.A., Alving K., Barnes P.J. Exhaled and nasal nitric oxide measurements: recommendations // Eur. Resp. J. — 1997. — № 10. — Р. l683-1693.

9. Gill M., Graff G.R., Adler A.J., Dweik R.A. Validation study of fractional exhaled nitric oxide measurements using a handheld monitoring device // J. Asthma. — 2006. — № 43. — Р. 731-734.

10. Franklin P.J., Turner S.W., Mutch R.C. Measuring exhaled NO in infants during tidal breathing; methodological issues // Pediat. Pulmol. — 2004. — № 37(1). — Р. 24-30.

11. Strunk R.S. Relationship of exhaled nitric oxide to clinical and inflammatory markers of persistent asthma in children // J. Allergy Clin. Immunol. — 2003. — № 112. — Р. 883-892.

12. Цыпленкова С.Э. Оксид азота в выдыхаемом воздухе: клинико-функциональные параллели при бронхиальной астме у детей // Аллергология: научно-практический журнал. — 2006. — № 2. — С. 48-53.

13. Hunt J. Exhaled breath condensate: an evolving tool for non-invasive evaluation of lung disease // J. Allergy Clin. Immunol. — 2002. — Vol. 110. — P. 28-34.

14. Gordon S.M., Szidon J.P., Krotoszynski B.K., Gibbons R.D., O’Neill H.J. Volatile organic compounds in exhaled air from patients with lung cancer // Clin. Chem. — 1985. — № 31. — Р. 1278-1282.

15. Humphrey L.L., Teutsch S., Johnson M., U.S. Preventive Services Task Force: Lung cancer screening with sputum cytologic examination, chest radiography, and computed tomography: an update for the U.S. Preventive Services Task Force // Ann. Intern. Med. — 2004. — № 140. — Р. 740-753.

16. Phillips M., Gleeson K., Hughes J.M., Greenberg J., Cataneo R.N., Baker L., Mc.Vay W.P. Volatile organic compounds in breath as markers of lung cancer: a cross-sectional study // Lancet. — 1999. — № 353. — Р. 1930-1933.

17. Diana Poli, Paolo Carbognani, Massimo Corradi, Matteo Goldoni, Olga Acampa, Bruno Balbi, Luca Bianchi, Michele Rusca and Antonio Mutti. Exhaled volatile organic compounds in patients with non-small cell lung cancer: cross sectional and nested short-term follow-up study // J. Respiratory Research. — 2005. — № 6(71). — Р. 1186-1465; http://respiratory-research.com/content/6/1/71.

18. Pauling L., Robinson A.B., Teranishi R., Cary P. Quantitative analysis of urine vapor and breath by gas-liquid partition chromatography // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1971. — № 68. — Р. 2374-2376.

19. Raed A. Dweik, Anton Amann. Exhaled breath analysis: the new frontier in medical testing // J. Breath Res. — 2008. — № 2; doi: 10.1088/1752-7163/2/3/030301.

20. Mc.Cafferty J.B., Bradshow T.A., Tate S. et al. Effects of breathing pattern and inspired air condition onbreath condensate volume, pH, nitrite and protin concentration // Torax. — 2004. — № 59. — P. 694-698.

21. Яковлева О.А., Баяк Н.Ю., Зорин С.М. Патогенетическое значение конденсата выдыхаемого воздуха в патологии органов дыхания. Нереспираторные функции легких // Сборник научных трудов ВНИИ пульмонологии. — Ленинград, 1988. — С. 67-70.

22. Mc.Fadden E.R. Respiratory heat and water exchange: physiologycal and clinical implications // J. Appl. Physiol. — 1983. — № 54. — P. 326-331.

23. Климанов И.А. Механизмы формирования конденсата выдыхаемого воздуха и маркеры оксидативного стресса при патологиях респираторного тракта // Пульмонология. — 2009. — № 2. — С. 113-119.

24. Климанов И.А., Соодаева С.К., Лисица А.В., Кудрявцев В.Б., Чучалин А.Г. Стандартизация преаналитического этапа исследования конденсата выдыхаемого воздуха // Пульмонология. — 2006. — № 2. — С. 53-55.

25. Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию / Под ред. Б.Ф. Садовского. — М.: Мир, 1987. — С. 278.

26. Fairchild C.D., Stempfer J.E. Particle concentration in exhaled breath // Am. Industr. Hyg. Assoc. J. — 1987. — № 48. — P. 948-949.

27. Щербакова Н.В., Начаров П.В., Янов Ю.К. Анализ газового состава выдыхаемого воздуха в диагностике заболеваний // Российская отоларингология. — 2005. — № 4(17). — С. 126-132; http://scholar.google.com/scholar_host?q=info:178WcfHgA20J.

28. Патент № 13276 МГЖ7 G 01 N 33/497. Украина. Лабораторний прилад для отримання конденсату повітря, що видихають / Одинець Ю.В., Наконечна М.О., Наконечна Ю.О.; заявник та патентовласник Харьківський державний медичний університет, № 200509876; Заявл. 20.10.05; Опубл. 15.03.06, Бюл. № 3.

29. Анаев Э.Х., Чучалин А.Г. Исследование конденсата выдыхаемого воздуха в пульмоногии (обзор зарубежной литературы) // Пульмонология. — 2002. — № 2. — С. 57-65.

30. Rosias P.P. et al. Breath condenser coatings affect measurement of biomarkers in exhaled breath condensate // Eur. Respir. J. — 2006. — № 28. — Р. 1036-1041.

31. Montuschi Paolo. Analysis of exhaled breath condensate in respiratory medicine: methodological aspects and potential clinical applications // Therapeutic Advances in Respiratory Disease. — 2007. — Vol. 1(1). — P. 5-23. DOI: 10.1177/ 1753465807082373.

источник