Поллютанты при бронхиальной астме
Профессиональные вредности
Химические вещества, используемые на производстве, способны вызывать воспаление дыхательных путей, свойственное бронхиальной астме (БА) и хроническому бронхиту.
Известно более 200 соединений, вызывающих развитие профессиональных заболеваний легких.
По происхождению и структуре их делят на несколько групп:
1) органические соединения растительного происхождения — пыльца растений, пыль злаковых бобов, хлопковая и древесная пыль, корень ипекакуаны и др.;
2) органические соединения животного происхождения — перья, белки перхоти, моча, шерсть, ферменты млекопитающих и членистоногих;
3) вещества микробного происхождения — ферменты и белки бактерий и грибов;
4) органические (лекарственные препараты, формальдегид, фталевый альдегид, изоцианаты, урсол и др.) и неорганические (соли платины, никеля, кобальта, кадмия и др.) химические соединения;
5) фармакологически активные и раздражающие вещества — пары кислот, щелочей, инсектициды и др.
Механизмы формирования воспаления различны в зависимости от особенностей этиологических факторов. По патогенезу оно может быть аллергическим, неаллергическим и смешанным. Первое возникает в результате сенсибилизации больных к высокомолекулярным аллергенам (белкам и гликопротеинам). В развитии аллергической реакции принимают участие иммуноглобулины Е и G4 (I тип аллергических реакций по P. Gell, R. Coombs, 1975).
Примерами заболеваний, в основе которых лежит аллергическое воспаление, являются:
1. Астма мукомолов, вызываемая ингаляциями пшеничной муки. Развивается у 10-20% рабочих хлебопекарной и мукомольной промышленности.
2. Астма рабочих шелкоперерабатывающей промышленности. Впервые описана В.П. Саакадзе в 1967 году. Возникает в результате сенсибилизации к папильонажной пыли, состоящей из чешуек телец и крыльев бабочек. Чаще других заболевают рабочие гренажных (9,6%) и кокономотальных цехов (9,8%), реже — ткацкого производства (3,3%). У больных отмечается частое сочетание БА и аллергического ринита.
3. Астма животноводов, рабочих вивариев, зоопарков, ветеринаров. Возникает в результате повышенной чувствительности больных к эпидермальным аллергенам. Особенно высокой сенсибилизирующей активностью обладает эпидермис и перхоть кошек, лошадей, морских свинок.
4. Астма работников производства кофе. Считается, что аллергеном является пыль зеленых кофейных бобов.
5. Астма рабочих производства касторового масла. Высокой сенсибилизирующей активностью обладает пыль бобов касторового масла.
6. Астма работников производства моющих средств. Аллергенами, по-видимому, являются добавляемые в детергенты ферменты Bacilus subtilis.
7. Астма, вызываемая солями платины. Наблюдается у рабочих металлообрабатывающей промышленности, химиков и фотографов. Симптомы аллергических заболеваний имеют 60-100% персонала. Описана также сенсибилизация солями кобальта, никеля и хрома. Ионизированные металлы, как правило, являются гаптенами, которые, соединяясь с белками, образуют высокоактивные полноценные антигены.
8. Лекарственная бронхиальная астма. Чаще всего наблюдается у фармацевтов и медицинских работников. Как правило, сенсибилизацию вызывают антибиотики (особенно препараты пенициллина), ферменты (трипсин, панкреатин, стрептокиназа и др.), иммуноглобулины, сыворотки и вакцины.
Механизмы формирования неаллергического воспаления изучены пока недостаточно. Известно, что химические вещества повреждают эпителий бронхиального дерева, оказывают ирритативный эффект, блокируют бета-рецепторы бронхов, вызывают дегрануляцию тучных клеток, активируют систему комплемента и макрофаги.
Примеры заболеваний, при которых наблюдается неаллергическое воспаление:
1. Хронический бронхит, вызываемый длительным действием табачного дыма и промышленных ирритантов.
2. Астма рабочих хлопкообрабатывающей промышленности. Возникает в результате вдыхания больными пыли хлопка, льна, джута и конопли. Это заболевание является одним из проявлений биссиноза, впервые описанного Ramazzini в 1713 году. Другое его название — «болезнь понедельника», так как симптомы возникают у больных при возвращении больных на работу после выходных дней. Точный механизм развития БА неизвестен. Предполагается, что растительная пыль является либератором гистамина из тучных клеток легких. Согласно другой точке зрения, решающее значение имеет действие эндотоксина грамотрицательных бактерий, обсеменяющих сырье.
3. Астма упаковщиков мяса. Заболевание развивается у 16-57% рабочих, занятых упаковкой продуктов. Считается, что его причиной являются химические вещества, выделяющиеся при разрушении поливинилхлоридной пленки горячей проволокой. Механизм развития БА неизвестен. Попытки выделения специфических антител оказались пока безуспешными.
4. Астма, вызываемая формальдегидом. Встречается у медицинских работников, а также рабочих химической промышленности, производства пластмасс и каучука. Развитие БА, по-видимому, обусловлено ир-ритативным эффектом формалина. Концентрация обнаруженных к нему в сыворотке крови антител (Ig Е, G, М) не коррелирует с выраженностью симптомов болезни.
5. Синдром респираторной дисфункции дыхательных путей. Его первое описание в литературе сделано группой американских исследователей в 1985 году. Авторы сообщили о 10 больных, у которых симптомы астмы впервые в жизни возникли после однократного воздействия высоких концентраций ирритантов — газов, дыма, смога. В последующие годы было показано, что причинами развития этого синдрома являются изоцианаты, соединения серы и хлора, токсические вещества (фосген и слезоточивые газы), ингаляции гари, паров сварочного материала и уксусной кислоты.
Критерии диагностики синдрома респираторной дисфункции дыхательных путей:
1. Документированное отсутствие предшествующих симптомов хронических болезней дыхательных путей.
2. Начало, как правило, после ингаляции высокой концентрации ирритантов (газов, дыма, аэрозоля, порошка и др.). Следует отметить, что в последние годы появились единичные описания этого синдрома после ингаляции раздражающих веществ в низкой концентрации.
3. Внезапное появление симптомов в течение первых суток после действия этиологических факторов.
4. В клинической картине доминируют симптомы БА, существующие, как правило, продолжительное время (не менее 3 месяцев).
5. При исследовании функции внешнего дыхания выявляется обратимая бронхиальная обструкция.
6. Положительный бронхопровокационный тест с метахолином.
7. Исключение других заболеваний, имеющих похожие симптомы.
Таким образом, синдром респираторной дисфункции дыхательных путей — это расстройство, характеризуемое наличием клинических признаков обратимой бронхиальной обструкции и гиперреактивности бронхов, внезапно возникающее, как правило, в течение первых суток после ингаляции различных ирритантов в высокой концентрации. Высказывается мнение, что этот синдром, возникший в условиях производства, является одним из вариантов неаллергической (ирритантной) профессиональной БА. В биоптатах слизистой оболочки бронхов у больных отмечается повреждение эпителия и признаки воспаления с умеренным преобладанием лимфоцитов и плазматических клеток.
Воспаление, в формировании которого принимают участие механизмы обеих перечисленных выше групп, наблюдается при следующих заболеваниях:
1. Изоцианатовая бронхиальная астма. Изоцианаты широко применяются в производстве полиуретановой пленки, пластмасс, полимеров, искусственных волокон, клеев, красок и др. Наибольшее распространение в промышленности получили тоулендиизоцианат, дифенилметандиизоцианат, нафталендиизоцианат, гексаметилендиизоцианат. Их особенностью является высокая реактогенность и способность испаряться даже при комнатной температуре.
Этим объясняется преимущественное поражение у больных дыхательной системы. Около 5% рабочих заболевают профессиональной БА. Механизмы ее развития изучены пока недостаточно. Некоторые исследователи обнаружили специфические Ig Е и Ig G к изоциа-натам. Высказывается мнение, что Ig G являются лучшими индикаторами аллергии к этим веществам, чем Ig Е.
Помимо иммунного, вероятно, существуют и другие механизмы развития изоцианатовой БА. Установлено, что диизоцианаты вызывают нейрогенное воспаление, блокируют бета-адренорецепторы бронхиального дерева и в высоких концентрациях обладают ирритативным эффектом. По-видимому, эти механизмы имеют наибольшее значение в развитии синдрома респираторной дисфункции дыхательных путей.
2. Астма рабочих деревообрабатывающей промышленности. Возникает у людей, имеющих дело с сухой древесиной (столяры, краснодеревщики, резчики по дереву и т.д.). Сравнительно хорошо изучена астма, возникающая у лиц, занятых обработкой красного кедра, наиболее распространенного в Австралии и Канаде.
Из его пыли выделен активный компонент — пликатиковая кислота, которая не содержится в других породах древесины. Механизм развития БА сложен. У 40% больных в сыворотке крови обнаружены специфические Ig Е. Установлено, что пликатиковая кислота также активирует систему комплемента и блокирует бета-рецепторы бронхиального дерева. Возникновение астмы наблюдается у 4% рабочих, контактирующих с древесиной.
Поллютанты
Поллютанты — это различные химические вещества, которые при накоплении в атмосфере в высоких концентрациях могут вызывать ухудшение здоровья человека и животных. Различают 2 основных вида загрязнений окружающей среды: промышленный и фотохимический смог. Первый доминирует в крупных индустриальных районах и является результатом неполного сгорания жидкого и твердого топлива.
Второй возникает в местах скопления автотранспорта при действии солнечного света, активирующего фотохимические реакции в выхлопных газах. Как правило, эти два вида загрязнений одновременно присутствуют в крупных городах и индустриальных центрах. Химическими ингредиентами смога являются двуокись серы, диоксид азота, окись углерода, озон, кислоты, твердые частицы.
Источниками поллютантов в жилищах человека служат нагревательные приборы, кухонные печи, камины, синтетические и прессованные покрытия, клеи, лаки, краски. Помимо окислов азота, окиси углерода и двуокиси серы, они выделяют формальдегид и изоцианаты. Эти вещества имеют наибольшее патогенное значение для детей, инвалидов и пожилых людей, проводящих в квартирах большую часть времени.
К числу важнейших поллютантов относится табачный дым, содержащий более 4,5 тыс различных соединений (углеводороды, окись углерода, диоксид азота, никотин и др.). Активное и пассивное курение рассматривается в качестве основного фактора риска развития хронического бронхита и эмфиземы легких.
Установлено, что количество выкуриваемых сигарет и возраст начала курения прямо пропорциональны частоте возникновения симптомов поражения дыхательной системы и выраженности бронхиальной обструкции. У курильщиков отмечается наиболее высокий темп снижения OOB1 в течение года и частота смерти от хронической обструктивной болезни легких.
Установлено, что поллютанты вызывают развитие различных заболеваний легких. В эксперименте установлено, что высокие концентрации озона и двуокиси азота вызывают развитие нейтрофильно-макрофагаль-ного воспаления дыхательных путей.
Возможные механизмы отрицательного действия поллютантов на дыхательную систему:
1) Ирритативный эффект (двуокись серы, кислоты, твердые частицы).
2) Повреждение мукоцилиарного аппарата и повышение проницаемости эпителия бронхов для аллергенов и инфекции (озон, диоксид азота). Предполагается, что взаимодействие поллютантов и аллергенов является важной причиной обострения БА.
3) Выделение из С-волокон нейропептидов, вызывающих развитие нейрогенного воспаления (двуокись серы и табачный дым).
4) Активация перекисного окисления липидов и депрессия антиоксидантной защиты. Свободные радикалы способны повреждать антипротеазную защиту, что приводит к избыточному действию на легочную ткань нейтрофильной эластазы (табачный дым, озон, двуокись серы).
5) Повышение продукции медиаторов воспаления: метаболитов арахидоновой кислоты, цитокинов (IL-8, гранулоцитарно-макрофагального колиниестимулирующего фактора, фактора некроза опухоли), адгезивных молекул (озон, диоксид азота).
Таким образом, загрязнение окружающей среды может вызывать развитие воспаления бронхов и легких, эмфиземы, пневмосклероза, рефлекторного бронхоспазма, облегчает проникновение аллергенов и инфекции в дыхательные пути.
В настоящее время ведутся интенсивные исследования, посвященные изучению механизмов действия поллютантов на дыхательную систему. Интерес к этой проблеме во многом обусловлен появлением в различных странах мира экологически опосредованных заболеваний легких. В течение последних 15 лет в России отмечались эпидемии БА в городах Кириши, Ангарск и Волгоград, где находятся заводы по производству белково-витаминных концентратов. Установлено, что в выбросах этих предприятий содержатся грибы рода Candida и белок паприн, вызывающие сенсибилизацию населения. В Ангарске, по-видимому, существенную роль сыграло одновременное загрязнение воздуха продуктами нефтепереработки.
Таким образом, поллютанты, вероятно, имеют важное значение в развитии воспаления бронхов и легких. Однако роль большинства из них в формировании различных болезней дыхательной системы изучена недостаточно. Неизвестно, являются ли они самостоятельной причиной этих заболеваний или же усиливают влияние других факторов внешней среды (аллергенов, инфекции, профессиональных вредностей). Необходимы дальнейшие исследования, посвященные данной проблеме.
Федосеев Г.Б.
Опубликовал Константин Моканов
