Akademický bulletin 2.lékařské fakulty

listopad 1996

Reakce epitelu dýchacích cestna různé diagnostické a terapeutické zásahy a léky užívané v terapii respiračních onemocnění

Tracheu a bronchy člověka a většiny větších zvířat, která nebyla chována ve sterilním prostředí lemuje víceřadý cylindrický epitel s řasinkami. Je uložen na dobře vyvinuté bazální lamině. v epitelu nacházíme buňky řasinkové, pohárkové, ojedinělé buňky, které patří do difúzního neuroendokrinního systému, buňky bazální a jednotlivé diferencující se buněčné elementy.
Reakce epitelu dýchacích cest na různé škodliviny je většinou v zásadě stejná. Jako první reagují obvykle buňky pohárkové. Pouze některé inertní prachy nestimulují pohárkové buňky k vydávání sekretu, ale mechanicky poškozují membrány epitelových buněk.
Ostatní škodliviny většinou v prvé fázi stimulují pohárkové buňky k vydávání sekretu a urychlují také mechanismus jejich sekrece. Nadměrně stimulované pohárkové buňky se většinou již nezapojují do dalších sekrečních cyklů, ale degenerují a jsou postupně z epitelu vylučovány. První reakcí řasinkových buněk na poškození je většinou alterace a edém kortikálních oblastí cytoplazmy spojené s tvorbou cytoplazmatických protruzí a se zánikem části volných kinocilií.
V hlubších partiích cytoplazmy řasinkových buněk dochází různému stupni patologické alterace, v některých případech až k jejich degeneraci.
Abychom mohli porovnat účinek různých škodlivin nebo zevních zásahů na epitel dýchacích cest, pokusili jsme se o kvantitativní hodnocení našich nálezů. Nejprve jsme se zaměřili na kvantitativní hodnocení funkčního stavu pohárkových buněk, který podle našeho názoru nejlépe odráží okamžitou odpověď těchto buněk na styk s různými škodlivinami. v epitelu zdravých králíků pouze 3% pohárkových buněk vyprazdňují sekret. Zcela vyprázdněné, degenerované buňky jsme v epitelu nezastihli.
Prokázali jsme, že poškození řasinkových buněk koreluje s alterací řasinkového lemu. Zaměřili jsme se proto na kvantitativní hodnocení stupně poškození řasinkového lemu. Naše metoda umožňuje určit počet kinocilií průměrně se vyskytujících na jednotce plochy řasinkového lemu i poměrné zastoupení jednotlivých typů alterovaných řasinek. Rozlišujeme patologické, lehce poškozené elementy, dále zanikající kinocilie a malformované řasinky, které se objevují jako výsledek narušené ciliogeneze.
Počet kinocilií průměrně se vyskytujících na jednotce plochy řasinkového lemu odráží drobné mezidruhové rozdíly ve struktuře řasinkových buněk. Zastoupení alterovaných kinocilií se ale u zdravých jedinců obvykle pohybuje okolo 1% všech kinocilií. Při hodnocení stupně poškození epitelu jsme se pokusili vzít také v úvahu funkční hledisko. v souhlasu s ostatními autory považujeme za morfologické známky lokálních poruch toku hlenu a tím i narušení samočistící schopnosti epitelu, shluky nebo vrstvy kondenzovaného sekretu a bakterie vyskytující se v oblasti řasinkového lemu.
Na základě našich výsledků jsme vypracovali klasifikaci stupně poškození epitelu dýchacích cest (tab. 1). Tuto klasifikaci jsme užili při hodnocení stupně poškození epitelu dýchacích cest, které bylo způsobeno různými diagnostickými a terapeutickými zásahy nebo aplikací léků, užívaných v terapii respiračních onemocnění.
V experimentu jsme sledovali účinek bronchoalveolární laváže na ultrastrukturu epitelu dýchacích cest. Po výplachu dýchacích cest fyziologickým roztokem bylo poškození epitelu velmi závažné. V prvé fázi byly celé úseky trachey lemovány degenerovanými buňkami. k vydávání sekretu byly stimulovány všechny pohárkové buňky, většina z nich byla zcela vyprázdněna a jevila známky degenerace.
Velký úbytek řasinkových buněk způsobil, že na 1 Ţm2 jsme nalezli v průměru pouze 1 až 2 řasinky. Vzhledem k opakovanému promývání dýchacích cest fyziologickým roztokem, jsme v prvé fázi v oblasti výrazně narušeného řasinkového lemu nenalezli kondenzovaný hlen ani bakterie. Nejvyšší stupeň alterace zbylých řasinkových buněk jsme zaznamenali 2 hodiny po výplachu, kdy jsme také nalezli největší počet alterovaných kinocilií. v další fázi docházelo již k postupné regeneraci řasinkových buněk. Plynule se zvyšoval počet kinocilií průměrně se vyskytujících na 1 Ţm2 a ke konci sledované ho období se také zastoupení alterovaných řasinek již statisticky významně nelišilo od nálezů u kontrol. Prvé známky narušení samo čistící schopnosti epitelu zaznamenali 2 hodiny po výplachu, nejvýraznější byly po 24 hodinách a nevymizely zcela do konce sledovaného období.
V našich předcházejících pokusech jsme prokázali, že zničení více než poloviny sekrečních elementů v epitelu dýchacích cest vede k následné masivní diferenciaci nových pohárkových buněk, která přechází v hyperplasii hlensecernujících elementů. První známky regenerace pohárkových buněk jsme zaznamenali 24 hodin po výplachu, kdy se v epitelu objevily četnější diferencující se pohárkové buňky. Vzhledem, k tomu, že diferencující se pohárkové buňky si zachovávají schopnost dělení, vede masivní diferenciace nových pohárkových buněk ke změně v distribuci hlensecernujících elementů a ke vzniku intraepitelových hlenových žlázek. Nejrozsáhlejší intraepitelové hlenové žlázky jsme nalezli 48 hodin po výplachu. Ke konci sledovaného se jejich rozsah již opět zmenšoval.
Dále jsme se zaměřili na účinek tracheobronchografie prováděné vodnými jódovými kontrastními látkami. Ultrastrukturu epitelu trachey jsme studovali 5 minut po intratracheální aplikaci iopamidolu, iohexolu a natrium-meglumin ioxaglátové soli. Po zpracování tkání pro potřeby elektronové mikroskopie se kontrastní látky jevily jako vysoce elektronově denzní partikule různého tvaru, které ulpívaly na buněčných membránách. v místech největšího nahromadění partikule kontrastní látky pronikaly do kinocilií a narušovaly jejich vnitřní strukturu.
Iopamidol způsobil poměrně lehké poškození epitelu. Vyšší počet alterovaných řasinek způsobil zřejmě mírné narušení samočistící schopnosti epitelu. Poškození epitelu po aplikaci iohexolu bylo středně závažné. Ioxaglát vyvolal nejtěžší poškození epitelu, které bylo provázeno výrazným narušením samočistící schopnosti epitelu. Sledovali jsme také průběh reparace změn vyvolaných intratracheální aplikací iopamidolu. Vrchol odpovědi pohárkových buněk jsme zaznamenali až 24 hodin po aplikaci, kdy postižení epitelu bylo střední až těžké a v podstatě se nelišilo od poškození způsobeného aplikací ioxaglátu. Známky počínající regenerace pohárkových buněk jsme pozorovali až 48 hodin po aplikaci kontrastní látky. Dále jsme prokázali, že i krátkodobá inhalace 90% kyslíku kromě výstelky alveolů, jak bylo opakovaně publikováno, výrazně poškozuje i epitel dýchacích cest. z morfologického hlediska jsme neprokázali velké rozdíly v účinku zvlhčeného a nezvlhče-ného O2. Aplikace zvlhčeného kyslíku o něco méně poškozovala řasinkové buňky. Projevilo se to nižším výskytem alterovaných řasinek. Také známky narušení samočistící schopnosti epitelu byly po aplikaci zvlhčeného kyslíku méně vyjádřeny.
Podrobně jsme se v se zabývali také účinkem různých mukolyticky působících látek na epitel dýchacích cest. Prokázali jsme, že účinek mukolytik, ať již aplikovaných inhalační cestou formou aerosolu nebo per os, je zaměřen především na buňky pohárkové. Dochází však i k lehké alteraci buněk řasinkových. v poslední době jsme porovnali účinek perorální aplikace 1 terapeutické dávky 6 vybraných mukolytik. Poškození epitelu bylo převážně středně závažné. v účinku jednotlivých látek byly ale lehké rozdíly. Epitel nejvíce poškozoval Lasolvan a Broncholysin. Poškození epitelu po aplikaci Fluimucilu a zejména Mucoprontu bylo méně závažné.
Pro srovnání s účinkem mukolyticky působících látek jsme prostudovali také účinek perorální aplikace jedné terapeutické dávky nekodeinového antitusika Intussinu na epitel dýchacích cest. Poškození epitelu vyvolané aplikací tohoto preparátu, kde účinnou látkou je butamirát citrátu, bylo lehké až středně těžké. Účinek tohoto preparátu byl zaměřen spíše na buňky řasinkové. Středně těžké postižení řasinkových buněk bylo provázeno výrazným narušením samočistící schopnosti epitelu. Vedlo nás to k úvahám o možném ciliostatickém působení tohoto preparátu.
V experimentu jsme srovnávali také účinek dvou bronchospasmolytických preparátů na epitel dýchacích cest. Aplikace 2 vdechů fenoterol hydrobromidu způsobovala jen lehké postižení epitelu. Jako známku počínajících lehkých poruch toku hlenu v dýchacích cestách jsme v oblasti řasinkového lemu nalezli ojedinělé bakterie. Naproti tomu 2 vdechy salbutamolu vyvolávaly v epitelu středně závažné až těžké poškození.

Tab.1 : KVANTITATIVNÍ HODNOCENÍ STUPNĚ POŠKOZENÍ EPITELU DÝCHACÍCH CEST