Красножен В.Н.

Кафедра оториноларингологии, кафедра лучевой диагностики Казанской государственной медицинской академии

Щербаков Д.А.

клиника ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии» Минздрава России, Уфа, Россия, 450075

Гарскова Ю.А.

Кафедра оториноларингологии Казанской государственной медицинской академии Минздрава России, Казань, Россия, 420012

Околоносовые пазухи как депо оксида азота

Журнал: Вестник оториноларингологии. 2015;80(4): 9-13

Просмотров : 215

Загрузок : 4

Как цитировать

Красножен В. Н., Щербаков Д. А., Гарскова Ю. А. Околоносовые пазухи как депо оксида азота. Вестник оториноларингологии. 2015;80(4):9-13. https://doi.org/10.17116/otorino20158049-13

Авторы:

Красножен В.Н.

Кафедра оториноларингологии, кафедра лучевой диагностики Казанской государственной медицинской академии

Все авторы (3)

В 1953 г. A. Proetz [1] на основе собственных, достаточно обстоятельных исследований провел подробный анализ существовавших представлений о роли околоносовых пазух.

Долгое время считалось, что газовый состав в околоносовых пазухах идентичен таковому в полости носа и при вдохе воздух из околоносовых пазух выходит, а на выдохе самый чистый и богатый кислородом воздух входит в околоносовые пазухи через естественные соустья [2]. Некоторые авторы рассматривали околоносовые пазухи как один из органов газообмена [3, 4]. По причине фактической невозможности установки и фиксации измерительных устройств в полости носа и околоносовых пазухах до определенного времени невозможно было изучить закономерности движения газов в указанных анатомических структурах. Это приводило к формированию неверных принципов хирургического лечения многих патологических состояний, в частности хронических риносинуситов. По данным A. Proetz [1], «при вдохе давление в полости носа падает на 1/2000 от атмосферного и из верхнечелюстной пазухи выходит 1/2000 доля ее объема, в конце вдоха давление в полости носа выравнивается с атмосферным и воздух из полости носа в том же объеме заходит в верхнечелюстную пазуху; при выдохе ситуация повторяется в обратном порядке, таким образом, воздух через естественное соустье проходит четыре раза». Автор отмечал, что указанные движения воздуха имеют научную ценность, а не клиническую. При этом он отмечал, что полное обновление воздуха в околоносовых пазухах происходит за 1 ч. Важно отметить, что речь шла о верхнечелюстной пазухе как о воздушной полости, без учета газообразных продуктов жизнедеятельности эпителия ее слизистой оболочки. Одним из таких продуктов является оксид азота [5].

Оксид азота (NO) в организме человека играет огромную роль. Нобелевская премия за «открытие роли оксида азота как сигнальной молекулы в регуляции сердечно-сосудистой системы» была вручена в 1998 г. Р.Ф. Ферчготту, Л.Д. Игнарро и Ф. Мураду. За продукцию оксида азота отвечает специальный фермент NO-синтаза (NOS), которая существует в организме человека в виде трех изоформ. Нейрональная и эндотелиальная изоформы NOS продуцируют низкие уровни NO и напрямую зависят от концентрации ионов Ca2+. Третья изоформа NOS активируется под действием цитокинов или липополисахаридов бактерий и не зависит от титров Ca2+ [6]. Считаются доказанными антибактериальные, противовирусные и противогрибковые свойства оксида азота с химической формулой NO, а также его участие в работе иммунной системы, в частности NO потенцирует фагоцитарную активность макрофагов.

Показано наличие высокого содержания фермента NOS в эпителии слизистых оболочек околоносовых пазух (в том числе основных пазух) [5]. Продемонстрирован угнетающий эффект оксида азота на рост чистых культур Staphylococcus aureus, что обусловливает отсутствие какой-либо микрофлоры в околоносовых пазухах в норме [7]. В экспериментах на животных наблюдалось увеличение частоты мерцания ресничек эпителия слизистой оболочки полости носа под действием NO [8]. Выявлено увеличение содержания NO в полости носа по мере увеличения возраста обследованных в зависимости от развития околоносовых пазух [5].

В клинических исследованиях с использованием пункции и катетеризации верхнечелюстной пазухи с троекратным (повторные процедуры через 17 и 24 ч) забором воздуха из пазухи и из полости носа с противоположной стороны в течение 20 мин установлена средняя пиковая концентрация оксида азота в верхнечелюстной пазухе 7,4 мг/м3 [9], при том что предельно допустимая концентрация оксида азота в помещении 5 мг/м3 [10].

Показано, что концентрация оксида азота в основной пазухе в несколько раз ниже, чем в верхнечелюстной пазухе и практически соответствует таковой в полости носа [11].

В слизистой оболочке основной пазухи были обнаружены все подтипы NOS и была доказана возможность постоянной продукции оксида азота эпителиальными клетками слизистой оболочки пазухи [5].

В зарубежной литературе неоднократно выдвигалось предположение, что снижение содержания NO в околоносовых пазухах, наряду с окклюзией естественного соустья, играет важную роль в патогенезе синусита [12]. Показано, что у детей уровень оксида азота в полости носа падает при развитии острого синусита и повышается на фоне проводимой антибактериальной терапии [13].

Отмечено снижение титров оксида азота в околоносовых пазухах при моделировании синуситов различной этиологии у экспериментальных животных и возрастание титров оксида азота [14].

M. Deja и соавт. [15] изучили содержание оксида азота у пациентов с верхнечелюстным синуситом, развившимся на фоне длительной искусственной вентиляции легких. Полученные результаты сравнивали с уровнем оксида азота в верхнечелюстных пазухах у условно здоровых лиц. Установлено, что на фоне гнойного пансинусита с уровнем жидкости в пазухах у пациентов, находящихся на длительной искусственной вентиляции легких, происходит значительное (более чем в 70 раз) снижение титра NO в верхнечелюстных пазухах по сравнению с нормой (2554±385ppb​*​; p<0,001) [15]. Важно отметить, что в приведенном исследовании авторы обратили внимание на уровень диоксида азота (NO2). Общепринятым свойством NO является повышенная реакционная способность при взаимодействии с кислородом — при контакте с атмосферным воздухом NO окисляется до NO2. В проведенном исследовании [15] показано отсутствие подобного взаимодействия с образованием диоксида азота в верхнечелюстных пазухах.

Существует мнение о двойственной роли NO в воспалении [16, 17]. M. Marletta [18] показал, что во время синусита NO окисляется до более стабильных метаболитов (нитратов и нитритов). Было показано, что в смывах отделяемого, полученного во время операций на околоносовых пазухах у пациентов с хроническим риносинуситом (с полипами и без полипов), происходит увеличение метаболитов NO, что, по мнению авторов, свидетельствует об увеличении продукции оксида азота при синусите [17]. Выявлено повышенное содержание нитратов в отделяемом из полости носа и ткани полипов у пациентов с полипозным риносинуситом [19—21], увеличение экспрессии i-изотипа фермента NOS (iNOS) в биоптатах слизистой оболочки нижней носовой раковины эспериментальных животных на стороне введения культуры стрептококка в пазуху [22].

I. Alobid и соавт. [23] показали, что на фоне применения оральных и интраназальных стероидов у пациентов с полипозом носа происходит пародоксальное увеличение содержания NO в выдыхаемом воздухе, что, возможно, обусловлено улучшением работы остиомеатального комплекса.

Экспериментально обосновано применение препаратов — доноров NO при воспалительных заболеваниях околоносовых пазух. Так, T. Runer и S. Lindberg [24] показали усиление мерцательной активности эпителия полости носа в ответ на применение назального спрея на основе нитропруссида натрия. B. Jian и соавт. [8] отметили, что при использовании ингибитора NO происходит снижение мерцательной активности эпителия на 40% с последующим восстановлением после применения нитропруссида натрия.

В экспериментальных исследованиях на животных показано раннее восстановление после моделирования острого синусита на фоне комбинированного применения антибактериальной терапии и нитропруссида натрия [14].

В последние годы выдвинуты различные гипотезы о регуляции газового состава в околоносовых пазухах и полости носа, а также участии кислорода, углекислого газа и оксида азота в патогенезе синусита [3, 4, 25]. W. Qian и соавт. [26] подтвердили прежние результаты исследования о влиянии экзогенного введения L-аргинина на продукцию слизистой оболочкой полости носа и околоносовых пазух NO. Так, после внутривенного введения L-аргинина содержание NO в воздухе полости носа остается повышенным в течение 1 ч. L-аргинин увеличивал содержание NO в полости носа как в присутствии, так и в отсутствие кислорода и не влиял на содержание оксида азота в верхнечелюстной пазухе, как и содержание кислорода во вдыхаемом воздухе не влияет на уровень NO в данной пазухе. Вдыхание 100% кислорода полностью прекращало образование оксида азота в лобной пазухе, данный эффект не удалось нивелировать внутривенным введением L-аргинина. В полости носа и в лобной пазухе продукция оксида азота возрастала после внутривенного введения L-аргинина и блокировалась после вдыхания чистого кислорода. Концентрация NO не изменилась на фоне внутривенного введения L-аргинина и вдыхания чистого кислорода. Продукция оксида азота в полости носа, в лобных и верхнечелюстных пазухах резко уменьшилась при вдыхании газовой смеси с повышенным содержанием углекислого газа (6%) и без кислорода. Однако в присутствии кислорода во вдыхаемом воздухе данный эффект, полученный от углекислого газа был нивелирован. Таким образом, в исследовании [26] была подтверждена гипотеза о влиянии внешних воздействий на газовый состав в околоносовых пазухах. Ранее было показано, что концентрация NO не изменяется в околоносовых пазухах в ответ на местную анестезию 2% лидокаином, и, напротив, снижается на фоне применения ксилометазолина [27].

Как было отмечено ранее, газовый состав в верхнечелюстной пазухе отличается повышенным содержанием NO и малочувствителен к изменениям газового состава в полости носа или к введению L-аргинина. Для понимания закономерностей функционирования околоносовых пазух следует вернуться к исследованиям A. Proetz [1], где на достаточно простых моделях показано, что околоносовые пазухи активно не вентилируются (при каждом вдохе-выдохе обновляется всего лишь 1/500 объема пазухи). Впервые на современном уровне эти данные были подтверждены G. Xiong и соавт. [28], которые путем компьютерного моделирования воздушных потоков в полости носа и околоносовых пазухах показали, что в нормальных условиях благодаря строению остиомеатального комплекса воздух в верхнечелюстных пазухах не обновляется. Однако после виртуального удаления крючковидного отростка происходит патологическое изменение направления движения воздушных потоков в полости носа при дыхании и воздух из полости носа начинает поступать в верхнечелюстные пазухи.

C. Hood и соавт. [29] с этой целью моделировали воздушные потоки в полости носа и околоносовых пазухах с учетом наличия дополнительного соустья верхнечелюстной пазухи. Было показано, что для обновления 90% воздуха в верхнечелюстной пазухе при наличии единственного соустья необходимо 84 ч. Однако в данном случае не учитывались результаты прежних исследований, показавших непрерывную продукцию NO. Понимание результатов данного исследования и непрерывного образования NO позволяет предположить, что газовый состав воздуха в околоносовых пазухах является достаточно постоянным. Хотя содержание NO в верхнечелюстных пазухах у разных людей может значительно варьировать: от 160 до 21 875 ppb (в среднем 6792 ppb) [11].

Отличительной особенностью работы C. Hood и соавт. [29] было то, что авторы провели анализ изменения направлений и скоростей воздушных потоков, возникающих в естественном соустье верхнечелюстной пазухи при носовом дыхании в зависимости от строения (длины, диаметра, ориентации длинной оси, формы, расположения) естественного соустья, а также наличия дополнительного соустья. Так, авторы показали, что в норме (в большинстве случаев) естественное соустье верхнечелюстной пазухи имеет эллипсоидную форму с длиной 6 мм и шириной 3 мм, длинная ось которой ориентирована параллельно направлению основного потока воздуха в среднем носовом ходе. При этом в естественном соустье верхнечелюстной пазухи возникает два вихревых потока со скоростью 10–5—10–7 м/с. Однако при увеличении естественного соустья исчезает второй вихревой поток, а скорость оставшегося вихревого потока может возрастать до 10–2 м/с. При наличии дополнительного соустья между ними возникает разница в давлении примерно 0,1 Па, которая генерирует восходящий поток воздуха в верхнечелюстной пазухе со скоростью 10–7 м/с. При таком воздушном потоке 90% воздуха в верхнечелюстной пазухе будут обновляться за 40 с, что, по мнению авторов исследования, может приводить к патологии со стороны верхнечелюстной пазухи. Показано, что изменения скорости движения слизи в верхнечелюстной пазухе, возникающего за счет мукоцилиарного клиренса, не влияет на скорость воздушного потока, проходящего через естественное соустье.

По данным C. Hood и соавт. [29], площадь поверхности слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи 24—50×10–6 м2, площадь поверхности слизистой оболочки полости носа примерно равна 10–2 м2. При данных значениях ни полость носа, ни верхнечелюстная пазуха не могут обеспечивать известную нормальную концентрацию NO в полости носа в 5—50 нл/мин, как считалось ранее [30]. Более вероятно, что наличие фермента NOS в слизистой оболочке полости носа и околоносовых пазух обеспечивает примерно одинаковую продукцию NO на единицу площади, хотя A. DuBois и соавт. [31] приводят значения 217—455 нл/мин газообразного NO в верхнечелюстных пазухах. В любом случае доказанного критично малого уровня газообмена между полостью носа и околоносовыми пазухами достаточно для поддержания высокой концентрации NO в пазухах.

В другом исследовании C. Hood и соавт. [32] провели виртуальное моделирование двух послеоперационных состояний: с наличием единственного соустья с диаметром 10 мм (синусотомия через средний носовой ход) и двух соустий с диаметром 3 и 6 мм (синусотомия через нижний носовой ход). Оказалось, что два таких наиболее частых варианта операций на верхнечелюстных пазухах приводят к статистически значимому снижению концентрации NO в пазухе от 9,1 до 100—1400 ppb. Также было показано, что только прооперированные околоносовые пазухи с увеличенными соустьями могут поддерживать концентрацию NO в полости носа за счет возможной в таком случае диффузии. Таким образом, предположения R. Aust и B. Drettner [33] о высокой скорости газообмена между полостью носа и околоносовыми пазухами в норме оказались ложными, так как диаметр естественного соустья при отсутствии дополнительного соустья делает невозможным как механизм диффузии, так и активное (при каждом вдохе и выдохе) прохождение смеси газов из пазухи в полость носа и обратно. Отсутствие газообмена между полостью носа и околоносовыми пазухами показано в целом ряде исследований и в настоящее время считается признанным европейским обществом ринологов [11, 19]. Снижение концентрации NO в прооперированных околоносовых пазухах влечет за собой две проблемы: снижение мерцательной активности реснитчатого эпителия и снижение непосредственного антибактериального действия NO.

В течение последних 5 лет трехмерное моделирование воздушных потоков в полости носа и околоносовых пазухах, а также динамическое изменение содержания оксида азота в околоносовых пазухах при выполнении хирургических вмешательств выполнялись с использованием различных компьютерных программ: Mimics [34—38], vWorks [39, 40], Amira [41]. Во всех приведенных исследованиях был получен примерно один результат — хирургическое расширение естественного соустья верхнечелюстной пазухи ведет к улучшению ее вентиляции и, как результат, к снижению концентрации NO в пазухе. Так, в работе А.А. Воронина [42] была проанализирована вентилируемость верхнечелюстных пазух на основе данных компьютерной томографии пациента с кистой верхнечелюстной пазухи, а также после хирургического удаления кисты через искусственное соустье в нижнем носовом ходе. Было показано, что наличие дополнительного соустья в нижней части верхнечелюстной пазухи приводит к выраженной турбулизации потока воздуха внутри пазухи, выражающейся в образовании значительного количества крупномасштабных вихревых структур.

J. Zhua и соавт. [43] провели исследование компьютерных томограмм с компьютерным моделированием воздушных потоков у пациентов, которым выполнялись балонная синусопластика или удаление крючковидного отростка, и выявили усиление газообмена в околоносовых пазухах при обеих хирургических процедурах. Однако в исследование вошли пациенты, имеющие дополнительное соустье верхнечелюстной пазухи.

Таким образом, физиология полости носа и околоносовых пазух является крайне сложной и динамичной. Слизистая оболочка верхних дыхательных путей содержит особый изотип фермента NOS (iNOS), который реагирует на цитокиновые и бактериальные стимулы. Концентрация iNOS максимальна в реснитчатом эпителии околоносовых пазух, в частности в верхнечелюстных пазухах. С другой стороны, классические исследования физиологии околоносовых пазух, свидетельствующие об отсутствии какого-либо клинически значимого газообмена между пазухами и полостью носа, в настоящее время подтверждены использованием высокоточных трехмерных цифровых моделей. Большое содержание iNOS в околоносовых пазухах наряду с отсутствием вентиляции поддерживает высокую концентрацию газообразного NO в околоносовых пазухах, что также подтверждено в целом ряде исследований с использованием современных высокоточных газоанализаторов [44]. В настоящее время общепризнано значение NO в верхних дыхательных путях в норме: антибактериальное, противовирусное, противогрибковое действие, а также стимулирующее влияние на мукоцилиарный клиренс [45, 46]. Показано, что при развитии патологии в околоносовых пазухах происходит снижение концентрации NO в пазухах [47]. Исходя из возможностей современных компьютерных технологий, необходимо проведение компьютерного моделирования на этапе планирования риносинусохирургии. Такая предоперационная подготовка позволит учесть изменения воздушных потоков в полости носа и околоносовых пазухах, а также избежать патологической диффузии газов со снижением концентрации NO в пазухах [48]. Необходимы дальнейшие исследования физиологии полости носа и околоносовых пазух, учитывающие влажность и тепловые характеристики слизистых оболочек, а также носовой цикл, что, возможно, оказывает влияние на поддержание постоянной концентрации NO в околоносовых пазухах.

*Частей на миллиард.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail