Введение

rosped

Российский педиатрический журнал имени М.Я. Студеникина

M.Ya. Studenikin Russian Pediatric Journal

ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России

10.46563/1560-9561-2023-26-1-14-21

qzgugc

rosped-32

Research Article

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ORIGINAL INVESTIGATIONS

Изменения внешнего дыхания у больных муковисцидозом при различных инфекционных патогенах и структурных повреждениях лёгких

Changes in external respiration in patients with cystic fibrosis with various infectious pathogens and structural damage to the lungs

https://orcid.org/0000-0003-3037-9384

Быстрова

Серафима Григорьевна

Bystrova

Serafima G.

Лаборант, лаб. редких наследственных болезней детей ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России, аспирант каф. педиатрии и детской ревматологии КИДЗ им. Н.Ф. Филатова ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский университет).

e-mail: cerafima.bystrova@yandex

PhD student in the Department of Pediatrics and Pediatric Rheumatology, N.F. Filatov Clinical Institute for Children’s Health, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University).

e-mail: cerafima.bystrova@yandex.ru

cerafima.bystrova@yandex.ru

https://orcid.org/0000-0002-2367-9920

Симонова

Ольга Игоревна

Simonova

Olga I.

Доктор мед. наук, зав. пульмонологическим отд-нием, ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России; проф. каф. педиатрии и детской ревматологии Клинического института детского здоровья им. Н.Ф. Филатова, ФГАОУ ВО «Первый МГМУ им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет).

e-mail: oisimonova@mail.ru

oisimonova@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-6668-0761

Кустова

Ольга Владимировна

Kustova

Olga V.

Врач-рентгенолог, отд-ние рентгеновской компьютерной томографии ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России.

e-mail: kustova@nczd.ru

kustova@nczd.ru

https://orcid.org/0000-0002-7529-2541

Ахмедова

Элина Эльдаровна

Akhmedova

Elina E.

Врач функциональной диагностики отд-ния инструментальной диагностики ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России.

e-mail: akhmedova.ee@nczd.ru

akhmedova.ee@nczd.ru

https://orcid.org/0000-0003-3896-2590

Лазарева

Анна Валерьевна

Lazareva

Anna V.

Доктор мед. наук, гл. науч. сотр., лаб. молекулярной микробиологии, зав. лаб. микробиологии, ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России.

e-mail: annalaz71@mail.ru

annalaz71@mail.ru

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова» Минздрава России (Сеченовский Университет)National Medical Research Center for Children’s Health; I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)

ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр здоровья детей» Минздрава РоссииNational Medical Research Center for Children’s Health

2023

07092023

2611421

2023

Быстрова С.Г., Симонова О.И., Кустова О.В., Ахмедова Э.Э., Лазарева А.В.

Bystrova S.G., Simonova O.I., Kustova O.V., Akhmedova E.E., Lazareva A.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.rosped.ru/jour/article/view/32

Введение

Введение. Прогрессирование лёгочной недостаточности у больных муковисцидозом (МВ) ассоциируется с выраженностью структурных повреждением лёгких и их хроническим инфицированием различными патогенами (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Achromobacter spp. и др.). Для мониторинга состояния бронхолёгочной системы больных МВ используются функциональные методы — спирометрия (СПМ), бодиплетизмография (БПГ) и структурные методы — компьютерная томография органов грудной клетки (КТ ОГК), а также анализ микробиоты дыхательных путей. Однако данных об изменениях внешнего дыхания у больных МВ при различном составе инфекционных патогенов и выраженности структурных поражений лёгких недостаточно.

Цель

Цель: определить изменения внешнего дыхания у больных МВ при различных инфекционных патогенах и структурных повреждениях лёгких.

Материалы и методы

Материалы и методы. Ретроспективно проанализированы 77 больных МВ в возрасте 8,0–17,9 года. Включены сведения о генотипе, индексе массы тела, данные СПМ, БПГ и КТ ОГК (по шкале Броди), составе микробиоты больных МВ, а также данные об изменениях газового состава капиллярной крови у 56 больных.

Результаты

Результаты. Установлены значимые корреляции между показателями функциональных респираторных тестов и структурными изменениями лёгких больных МВ. Показана тенденция к ухудшению функциональных показателей и структурных изменений лёгких с возрастом на фоне инфицирования нижних дыхательных путей патогенами, из которых более значимое негативное влияние оказывали мукоидные виды P. аeruginosa и, особенно, Achromobacter spp., с которым были ассоциированы худшие показатели функционального состояния лёгких у больных МВ.

Заключение

Заключение. Больным МВ для комплексной оценки изменений внешнего дыхания необходимо проведение СПМ, БПГ и КТ ОГК, а также анализ состава микробиоты нижних дыхательных путей в связи с непрерывным влиянием её патогенов на структуру и функциональные свойства лёгких.

Участие авторов

Участие авторов:Быстрова С.Г., Симонова О.И. — концепция и дизайн исследования;Быстрова С.Г., Кустова О.В., Ахмедова Э.Э. — сбор и обработка материала;Быстрова С.Г. — статистическая обработка материала;Быстрова С.Г., Лазарева А.В. — написание текста;Симонова О.И. — редактирование.Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Финансирование

Финансирование. Исследование не имело финансовой поддержки.

Конфликт интересов

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Поступила 06

Поступила 06.12.2022Принята к печати 17.01.2023Опубликована 28.02.2023

The progression of lung failure in children with cystic fibrosis (CF) is associated with chronic lung infection (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Achromobacter spp., etc.). Functional pulmonary tests (PFTs), spirometry and body plethysmography, computed tomography (CT) of the lungs and analysis of the lung microbiota are used for monitoring of lung condition of CF patients. Several studies have been devoted to assessing the correlation of structural changes in CT and pulmonary function tests (PFT), but at the moment there is not enough data on the relationship of these indicators and their differences depending on the respiratory microbiota in CF children in the Russian population.

Materials and methods

Materials and methods. Data was collected for CF 8–17.9 years children patients. We retrospectively analyzed genotype, body mass index, results of PFTs and CT scan of the chest (score by the Brody scale), deep throat cultures in all patients, and the capillary blood gas — in 56 children.

Results

Results. Significant correlations between functional tests and structural changes in the lungs were found. A trend towards impairment of PFTs and CT scores with age due to infectious pathogens was shown, and the most significant negative impact was exerted by the mucoid species Pseudomonas aeruginosa and, especially, Achromobacter spp. The last one was associated with the worst lung parameters in CF children.

Conclusion

Conclusion. Pirometry, body plethysmography, and CT of the lungs are necessary for a comprehensive assessment of the lung condition, and a study of the lung microbiome due to its influence on structural and function changes in patients with CF.

Contribution

Contribution:Bystrova S.G., Simonova O.I. — research concept and design of the study;Bystrova S.G., Kustova O.V., Akhmedova E.E. — collection and processing of material;Bystrova S.G. — statistical processing;Bystrova S.G., Lazareva A.V. — writing the text;Simonova O.I. — editing.All co-authors — approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.

Acknowledgment

Acknowledgment. The study had no sponsorship.

Conflict of interest

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Received

Received: December 06, 2022Accepted: January 17, 2023Published: February 28, 2023

муковисцидоздетиспирометриябодиплетизмографиякомпьютерная томография лёгкихшкала Бродиреспираторная микробиотаPseudomonas аeruginosaAchromobacter spp.

childrencystic fibrosisspirometrybody plethysmographycomputed tomography of the lungsBrody scalelung microbiomePseudomonas aeruginosaAchromobacter spp.

References1

Kapnadak S.G., Dimango E., Hadjiliadis D., Hempstead S.E., Tallarico E., Pilewski J.M., et al. Cystic Fibrosis Foundation consensus guidelines for the care of individuals with advanced cystic fibrosis lung disease. J. Cyst. Fibros. 2020; 19(3): 344–54. https://doi.org/10.1016/j.jcf.2020.02.015

Кондратьева Е.И., Красовский С.А., Старинова М.А., Воронкова А.Ю., Амелина Е.Л., Каширская Н.Ю. и др. Регистр пациентов с муковисцидозом в Российской Федерации. 2020 год. М.: Медпрактика-М; 2022.

Kondrat’eva E.I., Krasovskiy S.A., Starinova M.A., Voronkova A.Yu., Amelina E.L., Kashirskaya N.Yu., et al. Register of Patients with Cystic Fibrosis in the Russian Federation, 2020 [Registr patsientov s mukovistsidozom v Rossiyskoy Federatsii, 2020]. Moscow: Medpraktika-M; 2022. (in Russian)

Garcia B., Flume P.A. Pulmonary complications of cystic fibrosis. Semin. Respir. Crit. Care Med. 2019; 40(6): 804–9. https://doi.org/10.1055/s-0039-1697639

Budden K.F., Shukla S.D., Rehman S.F., Bowerman K.L., Keely S., Hugenholtz P., et al. Functional effects of the microbiota in chronic respiratory disease. Lancet Respir. Med. 2019; 7(10): 907–20. https://doi.org/10.1016/S2213-2600(18)30510-1

Cuthbertson L., Walker A.W., Oliver A.E., Rogers G.B., Rivett D.W., Hampton T.H., et al. Lung function and microbiota diversity in cystic fibrosis. Microbiome. 2020; 8(1): 45. https://doi.org/10.1186/s40168-020-00810-3

Françoise A., Héry-Arnaud G. The microbiome in cystic fibrosis pulmonary disease. Genes. (Basel). 2020; 11(5): 536. https://doi.org/10.3390/genes11050536

Blanchard A.C., Waters V.J. Microbiology of cystic fibrosis airway disease. Semin. Respir. Crit. Care Med. 2019; 40(6): 727–36. https://doi.org/10.1055/s-0039-1698464

De Boeck K. Cystic fibrosis in the year 2020: A disease with a new face. Acta Paediatr. 2020; 109(5): 893–9. https://doi.org/10.1111/apa.15155

Polgreen P.M., Comellas A.P. Clinical phenotypes of cystic fibrosis carriers. Annu. Rev. Med. 2022; 73: 563–74. https://doi.org/10.1146/annurev-med-042120-020148

Смирнов И.Е., Кучеренко А.Г., Егоров М.С., Смирнова Г.И., Уртнасан Цэвэгмид, Симонова О.И. и др. Матриксные металлопротеиназы при муковисцидозе у детей. Российский педиатрический журнал. 2018; 21(3): 145–51. https://doi.org/10.18821/1560-9561-2018-21-3-145-151

Smirnov I.E., Kucherenko A.G., Egorov M.S., Smirnova G.I., Urtnasan Tsevegmid, Simonova O.I., et al. Matrix metalloproteinases in children with cystic fibrosis. Rossiyskiy pediatricheskiy zhurnal. 2018; 21(3): 145–51. https://doi.org/10.18821/1560-9561-2018-21-3-145-151 (in Russian)

Cohen-Cymberknoh M., Kerem E., Ferkol T., Elizur A. Airway inflammation in cystic fibrosis: molecular mechanisms and clinical implications. Thorax. 2013; 68(12): 1157–62. https://doi.org/10.1136/thoraxjnl-2013-203204

Carmody L.A., Zhao J., Schloss P.D., Petrosino J.F., Murray S.,Young V.B., et al. Changes in cystic fibrosis airway microbiota at pulmonary exacerbation. Ann. Am. Thorac. soc. 2013; 10(3): 179–87. https://doi.org/10.1513/annalsats.201211-107oc

Лукина О.Ф. Особенности исследования функции внешнего дыхания у детей и подростков. Практическая пульмонология. 2017; (4): 39–44.

Lukina O.F. Pulmonary function tests in children and adolescents. Prakticheskaya pul’monologiya. 2017; (4): 39–44. (in Russian)

Graham B.L., Steenbruggen I., Miller M.R., Barjaktarevic I.Z., Cooper B.G., Hall G.L., et al. Standardization of spirometry 2019 update. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2019; 200(8): 70–88. https://doi.org/10.1164/rccm.201908-1590ST

Hall G.L., Filipow N., Ruppel G., Okitika T., Thompson B., Kirkby J., et al. Official ERS technical standard: Global Lung Function Initiative reference values for static lung volumes in individuals of European ancestry. Eur. Respir. J. 2021; 57(3): 2000289. https://doi.org/10.1183/13993003.00289-2020

Чучалин А.Г., Айсанов З.Р., Чикина С.Ю., Черняк А.В., Калманова Е.Н. Федеральные клинические рекомендации Российского респираторного общества по использованию метода спирометрии. Пульмонология. 2014; (6): 11–24.

Chuchalin A.G., Aysanov Z.R., Chikina S.Yu., Chernyak A.V., Kalmanova E.N. Federal guidelines of Russian Respiratory Society on spirometry. Pul’monologiya. 2014; (6): 11–24. (in Russian)

Brody A.S., Klein J.S., Molina P.L., Quan J., Bean J.A., Wilmott R.W. High-resolution computed tomography in young patients with cystic fibrosis: distribution of abnormalities and correlation with pulmonary function tests. J. Pediatr. 2004; 145(1): 32–8. https://doi.org/10.1016/j.jpeds.2004.02.038

Calder A.D., Bush A., Brody A.S., Owens C.M. Scoring of chest CT in children with cystic fibrosis: state of the art. Pediatr. Radiol. 2014; 44(12): 1496–506. https://doi.org/10.1007/s00247-013-2867-y

Fretzayas A., Loukou I., Moustaki M., Douros K. Correlation of computed tomography findings and lung function in children and adolescents with cystic fibrosis. World J. Pediatr. 2021; 17(3): 221–6. https://doi.org/ 10.1007/s12519-020-00388-8

Rosenow T., Oudraad M.C., Murray C.P., Turkovic L., Kuo W., de Bruijne M., et al. PRAGMA-CF. A quantitative structural lung disease computed tomography outcome in young children with cystic fibrosis. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2015; 191(10): 1158–65. https://doi.org/10.1164/rccm.201501-0061OC

Амелина Е.Л., Марченков Я.В., Черняк А.В., Красовский С.А. Количественная оценка результатов компьютерной томографии высокого разрешения органов грудной клетки у взрослых больных муковисцидозом. Пульмонология. 2009; (1): 59–66. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2009-0-1-59-66

Amelina E.L., Marchenkov Ya.V., Chernyak A.V., Krasovskiy S.A. Computed tomography scoring in adults with cystic fibrosis (CF): correlation with clinical and functional measurements. Pul’monologiya. 2009; (1): 59–66. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2009-0-1-59-66 (in Russian)

Воронина О.Л., Кунда М.С., Рыжова Н.Н., Аксенова Е.И., Семенов А.Н., Лазарева А.В. и др. Разнообразие и опасность Achromobacter spp., поражающих дыхательные пути больных муковисцидозом. Пульмонология. 2015; 25(4): 389–402. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2015-25-4-389-402

Voronina O.L., Kunda M.S., Ryzhova N.N., Aksenova E.I., Semenov A.N., Lazareva A.V., et al. Diversity and hazard of respiratory infection of Achromobacter spp. in cystic fibrosis patients. Pul’monologiya. 2015; 25(4): 389–402. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2015-25-4-389-402 (in Russian)

Rosenfeld M., Ramsey B.W., Gibson R.L. Pseudomonas acquisition in young patients with cystic fibrosis: pathophysiology, diagnosis, and management. Curr. Opin. Pulm. Med. 2003; 9(6): 492–7. https://doi.org/10.1097/00063198-200311000-00008

Farrell P.M., Collins J., Broderick L.S., Rock M.J., Li Z., Kosorok M.R., et al. Association between mucoid Pseudomonas infection and bronchiectasis in children with cystic fibrosis. Radiology. 2009; 252(2): 534–43. https://doi.org/10.1148/radiol.2522081882

Lyczak J.B., Cannon C.L., Pier G.B. Lung infections associated with cystic fibrosis. Clin. Microbiol. Rev. 2002; 15(2): 194–222. https://doi.org/10.1128/CMR.15.2.194-222.2002

Павлинова Е.Б., Мингаирова А.Г., Сафонова Т.И., Киршина И.А., Закирова З.А., Корнеева Т.Ю. и др. Клиническое значение микробиоты легких и эффективность ингаляционной антибактериальной терапии у детей с муковисцидозом. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2019; (1): 68–75. https://doi.org/10.21508/1027-4065-2019-64-1-68-75

Pavlinova E.B., Mingairova A.G., Safonova T.I., Kirshina I.A., Zakirova Z.A., Korneeva T.Yu., et al. Clinical significance of lung microbiota and efficiency of the inhaled antibacterial therapy of cystic fibrosis in children. Rossiyskiy vestnik perinatologii i pediatrii. 2019; (1): 68–75. https://doi.org/10.21508/1027-4065-2019-64-1-68-75 (in Russian)

De Baets F., Schelstraete P., Van Daele S., Haerynck F., Vaneechoutte M. Achromobacter xylosoxidans in cystic fibrosis: prevalence and clinical relevance. J. Cyst. Fibros. 2007; 6(1): 75–8. https://doi.org/10.1016/j.jcf.2006.05.011

Thomas M., Raja M., Albakri M., Najim M., Chandra P., Allangawi M. CT score and correlation with lung function and microbiology of adult patients with cystic fibrosis with predominant I1234V genotype in Qatar. Qatar. Med. J. 2020; 2020(1): 4. https://doi.org/10.5339/qmj.2020.4

de Jong P.A., Nakano Y., Lequin M.H., Mayo J.R., Woods R., Paré P.D., et al. Progressive damage on high resolution computed tomography despite stable lung function in cystic fibrosis. Eur. Respir. J. 2004; 23(1): 93–7. https://doi.org/10.1183/09031936.03.00006603

Смирнов И.Е., Тарасова О.В., Лукина О.Ф., Кустова О.В., Сорокина Т.Е., Симонова О.И. Структурно-функциональное состояние легких при муковисцидозе у детей. Российский педиатрический журнал. 2015; 18(2): 11–7.

Smirnov I.E., Tarasova O.V., Lukina O.F., Kustova O.V., Sorokina T.E., Simonova O.I. Structural and functional state of the lungs in cystic fibrosis in children. Rossiyskiy pediatricheskiy zhurnal. 2015; 18(2): 11–7. (in Russian)

Lauwers E., Snoeckx A., Ides K., Van Hoorenbeeck K., Lanclus M., De Backer W., et al. Functional respiratory imaging in relation to classical outcome measures in cystic fibrosis: a cross-sectional study. BMC Pulm. Med. 2021; 21(1): 256. https://doi.org/10.1186/s12890-021-01622-3

Dressel H., Filser L., Fischer R., Marten K., Müller-Lisse U., de la Motte D., et al. Lung diffusing capacity for nitric oxide and carbon monoxide in relation to morphological changes as assessed by computed tomography in patients with cystic fibrosis. BMC Pulm. Med. 2009; 9: 30. https://doi.org/10.1186/1471-2466-9-30

Bortoluzzi C.F., Volpi S., D’Orazio C., Tiddens H.A., Loeve M., Tridello G., et al. Bronchiectases at early chest computed tomography in children with cystic fibrosis are associated with increased risk of subsequent pulmonary exacerbations and chronic pseudomonas infection. J. Cyst. Fibros. 2014; 13(5): 564–71. https://doi.org/10.1016/j.jcf.2014.03.006

Planet P.J. Adaptation and evolution of pathogens in the cystic fibrosis lung. J. Pediatric Infect. Dis. Soc. 2022; 11(Suppl. 2): 23–31. https://doi.org/10.1093/jpids/piac073

Huang L., Lai H.J., Antos N., Rock M.J., Asfour F., Howenstine M., et al. Defining and identifying early-onset lung disease in cystic fibrosis with cumulative clinical characteristics. Pediatr. Pulmonol. 2022; 57(10): 2363–73. https://doi.org/10.1002/ppul.26040

Postek M., Walicka-Serzysko K., Milczewska J., Sands D. What is most suitable for children with cystic fibrosis-the relationship between spirometry, oscillometry, and multiple breath nitrogen washout. Front. Pediatr. 2022; 9: 692949. https://doi.org/10.3389/fped.2021.692949

Wüllner D., Gesper M., Haupt A., Liang X., Zhou P., Dietze P., et al. Adaptive responses of Pseudomonas aeruginosa to treatment with antibiotics. Antimicrob. Agents Chemother. 2022; 66(1): e0087821. https://doi.org/10.1128/AAC.00878-21

Ciet P., Bertolo S., Ros M., Casciaro R., Cipolli M., Colagrande S., et al. State-of-the-art review of lung imaging in cystic fibrosis with recommendations for pulmonologists and radiologists from the “iMAging managEment of cySTic fibROsis” (MAESTRO) consortium. Eur. Respir. Rev. 2022; 31(163): 210173. https://doi.org/10.1183/16000617.0173-2021

The authors declare that there are no conflicts of interest present.