FEATURES OF MUCOCILIARY CLEARANCE FUNCTIONING IN PATIENTS WITH CHRONIC OBSTRUCTIVE PULMONARY DISEASE IN SUMMER AND WINTER

The aim of the research is to determine clinical and morphofunctional features of mucoсiliary system (MCS) in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) depending on the influence of temperature on the organism in winter and summer. The study of the main clinical symptoms of the disease as well as complex assessment of MCS functioning in cold (December-February) and warm (June-August) seasons of the year was done in 30 patients with COPD of II stable stage and under complete standard treatment. The parameters of the integral index of trachea bronchial mucociliary clearance (MCC) were studied with the method of dynamic pulmonoscintigraphy, the motion activity of ciliate epithelium cilia in bronchial biopsy material was investigated, viscoelastic properties of bronchi secretion were determined. It was found out that in comparison with the warm period, in the cold season of the year the patients with COPD without clearly expressed respiratory and system signs of the exacerbation had a moderate growth of dyspnea (from 0.78±0.08 till 1.15±0.10 points, р<0.01), of cough intensity (from 0.63±0.07 till 1.20±0.15 points, р<0.01), the quantity of the sputum (from 1.31±0.14 till 3.35±0.21 points, р<0.001), at the same time FEV₁ tended to decrease. Bronchoscopic symptoms in the winter season were notable for the growth of hypersecretion and the activity of the inflammatory process. And there was also a statistically significant decrease of the parameters of the integral index of MCC (from 38.4±1.5 till 30.2±2.2% for an hour, р<0.01). The induction of mucociliary insufficiency (MCI) was caused by the reduction of the frequency of cilia beating of bronchi ciliate epithelium (from 5.03±0.18 till 3.46±0.32 Gz, р<0.001) and the worsening of physical characteristics of the bronchial secretion: the increase of relaxation time from 0.032±0.005 till 0.083±0.009 (р<0.001), the augmentation of «physical heterogeneity» of bronchi secretion. These results suggest an adverse effect of cold air on MCC in COPD patients which leads to MCI formation. The latter may have a predictive value for the development of the disease exacerbation, that’s why hypersecretion in the cold season requires additional therapeutic correction.

мукоцилиарный клиренс, мукоцилиарная недостаточность, холодовое и тепловое воздействие на организм, органы дыхания, ХОБЛ, mucociliary clearance, mucociliary insufficiency, the effect of cold and warm temperatures on organism, respiratory system, COPD

1. Колосов В.П. Профилактика неспецифических заболеваний легких в сельской местности Дальневосточного региона: автореф. дис. … д-ра мед. наук. М., 1991. 40 с.

2. Колосов В.П., Перельман Ю.М., Ульянычев Н.В. Пути построения прогнозных моделей в пульмонологии // Информатика и системы управления. 2005. №2(10). С.64–71.

3. Диспергационный и мукоцилиарный транспорт при болезнях органов дыхания / В.П.Колосов [и др.]. Владивосток: Дальнаука, 2011. 276 с.

4. Луценко М.Т., Бабцев Б.Е. Этиопатогенетические аспекы бронхиальной астмы в Дальневосточном регионе // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 1999. Вып.4. С.6–11.

5. Мукоцилиарный клиренс в условиях нарушения адренорецепции при лечении аколатом больных бронхиальной астмой (Сообщение II) / А.Н.Одиреев [и др.] // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2000. Вып.7. С.44–49.

6. Одиреев, А.Н., Колосов В.П., Сурнин Д.Е. Диагностика мукоцилиарной недостаточности у больных хронической обструктивной болезнью лёгких // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2006. Вып.23 (приложение). С.47–50.

7. Одиреев А.Н., Колосов В.П., Луценко М.Т. Новый подход к диагностике мукоцилиарной недостаточности у больных бронхиальной астмой // Бюл. СО РАМН. 2009. №2(139). С.77–82.

8. Нарушения мукоцилиарного клиренса при бронхиальной астме / А.Н.Одиреев [и др.] // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2010. Вып.37. С.15–21.

9. Приходько А.Г., Перельман Ю.М., Колосов В.П. Гиперреактивность дыхательных путей. Владивосток: Дальнаука, 2011. 203 с.

10. Адаптация эпителия трахеи в широком диапазоне температур (экспериментальное исследование) / А.В. Прокопенко [и др.] // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2013. Вып.48. С.63–69.

11. Особенности функционирования мукоцилиарной системы у больных хронической обструктивной болезнью легких при лечении тиотропия бромидом / Д.Е.Сурнин [и др.] // Пульмонология. 2009. №1. С.67–72.

12. Целуйко С.С. Ультраструктурная организация мукоцилиарного клиренса в норме и при холодовом воздействии // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2009. Вып.33. С.7–12.

13. Гистохимическая характеристика углеводных соединений в воздухоносном отделе легких крыс под действием холодного воздуха / С.С.Целуйко [и др.] // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2012. Вып.46. С.69–76.

14. Влияние холодового стресса на интенсивность перекисного окисления липидов и антиоксидантную систему тканей экспериментальных животных / Н.С.Шаповаленко [и др.] // Бюл. физиол. и патол. дыхания. 2011. Вып.39. С.22–25.

15. Шмелев Е.И., Хмелькова М.А., Гринева З.О. Результаты длительного лечения бронходилятаторами короткого действия больных хронической обструктивной болезнью лёгких и хронической обструктивной болезнью лёгких в сочетании с бронхиальной астмой // Пульмонология. 2005. №2. С.101–106.

16. Diesel D.A., Lebel J.L., Tucker A. Pulmonary particle deposition and airway mucociliary clearance in cold-exposed calves // Am. J. Vet. Res. 1991. Vol.52, №10. Р.1665–1671.

17. The effect of inhaled tiotropium bromide on lung mucociliary clearance in patients with COPD / A.Hasani [et al.] // Chest. 2004. Vol.125, №5. Р.1726–1734.

18. Knowles M.R., Boucher R.C. Mucus clearance as a primary innate defense mechanism for mammalian airways // J. Clin. Invest. 2002. Vol.109, №5. Р.571–577.

19. Li M.C., Perelman J.M., Kolosov V.P., Zhou X.D. Effects of transient receptor potential melastatin 8 cation channels on inflammatory reaction induced by cold temperatures in human airway epithelial cells // Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi. 2011. Vol.34, №10. P.757–761.

20. Li M., Li Q., Yang G., Kolosov V.P., Perelman J.M., Zhou X.D. Cold temperature induces mucin hypersecretion from normal human bronchial epithelial cells in vitro through a transient receptor potential melastatin 8 (TRPM8)-mediated mechanism // J. Allergy Clin. Immunol. 2011. Vol.128, №3. P.626–634.

21. Coordinated clearance of periciliary liquid and mucus from airway surfaces // H.Matsui [et al.] // J. Clin. Invest. 1998. Vol.102. P.1125–1131.

22. Wanner A., Salathe M., O’Riordan T.G. Mucociliary clearance in the airways // Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1996. Vol.154. P.1868–1902.