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

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

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. 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. 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:
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. Исследование не имело финансовой поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. 

Поступила 06.12.2022
Принята к печати 17.01.2023
Опубликована 28.02.2023

1. 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

2. 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.

3. 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

4. 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

5. 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

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

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. 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

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

14. 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

15. 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

16. 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.

17. 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

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

26. 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

27. 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

28. 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

29. 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

30. 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.

31. 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

32. 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

33. 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

34. 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

35. 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

36. 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

37. 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

38. 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