Патоморфоз мерцательного эпителия респираторного тракта у детей с заболеваниями верхних и нижних дыхательных путей: ультраструктурный и наноскопический анализ

Охарактеризован цитоморфологический профиль соскобного эпителия носовой полости и в ряде случаев (26,19 %) биоптатов трахеи и бронхов у детей с острыми и хроническими заболеваниями дыхательной системы. Констатировано перераспределение реснитчатых эпителиоцитов носовой полости в пользу слизь-секретирующих (бокаловидных) клеток (группа острых респираторных инфекций – соотношение 2,3:1; группа хронических заболеваний легких (ХЗЛ)) – 1:2,4 при нормальных значениях данных показателей 5:1. У 28 (64,29 %) пациентов выявлена метаплазия слизистой на фоне локальной лейкоцитарной инфильтрации. С использованием атомно-силовой микро- скопии описан патоморфоз цитоплазматической мембраны реснитчатых эпителиоцитов, характеризующийся изменением параметров текстурированности (R_a, R_q, R_sk, R_max, R_sk) и средней волнистости (W_a) их поверхности в группе ХЗЛ (R_a – 34,94 ± 7,8 нм; R_q – 41,26 ± 7,5; R_max – 225,55 ± 44,43; R_sk – 1,2; W_a – 43,23 ± 12,4 нм) по сравнению с контролем (Ra – 7,22 ± 1,94 нм; Rq – 11,43 ± 1,83; R_max – 111,83 ± 29,26; R_sk – 0,33; W_a – 83,81 ± 29,55 нм). Выявлены отклонения в микрогеометрии фактора формы ресничек, связанные с формированием аномально длинных цилий (10–12 мкм), уменьшением (0,095–0,15 мкм) и/или утолщением (0,3–0,4 мкм) их диаметра, а также пространственная дезориентация по типу «штопороподобного перекручивания». На основании электронномикроскопического анализа у двух пациентов идентифицирована патология наружных динеиновых ручек, что позволило установить наличие наследственно обусловленной аномалии аксонемы ресничек.

1. Nasal cytology: methodology with application to clinical practice and research / E. Heffler [et al.] // Clin. Exp. Allergy. – 2018. – Vol. 48, N 9. – P. 1092–1106. https://doi.org/10.1111/cea.13207

2. Nasal cytology with deep learning techniques / G. Dimauroa [et al.] // Int. J. Med. Inform. – 2019. – Vol. 122. – P. 13–19. https://doi.org/10.1016/j.ijmedinf.2018.11.010

3. Bustamante-Marin, X. M. Cilia and mucociliary clearance / X. M. Bustamante-Marin, L. E. Ostrowski // Cold Spring Harb. Perspect. Biol. – 2017. – Vol. 9, N 4. – P. a028241. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a028241

4. Белякова, Р. А. Риноцитограмма как метод диагностики аллергического ринита / Р. А. Белякова // Молод. ученый. – 2017. – № 12. – С. 120–123.

5. NASAL cytology: practical aspects and clinical relevance / M. Gelardi [et al.] // Clin. Exp. Allergy. – 2016. – Vol. 46, N 6. – P. 785–792. https://doi.org/10.1111/cea.12730

6. Лаберко, Е. Л. Современные представления о регуляции мукоцилиарного клиренса / Е. Л. Лаберко, М. Р. Богомильский // Вестн. Рос. гос. мед. ун-та. – 2015. – № 1. – С. 60–64.

7. Таточенко, В. К. Болезни органов дыхания у детей / В. К. Таточенко. – М. : Педиатрия, 2012. – 482 с.

8. Afzelius, B. A. Cilia-related diseases / B. A. Afzelius // J. Pathol. – 2004. – Vol. 204, N 4. – P. 470–477. https://doi.org/10.1002/path.1652

9. Shapiro, A. J. Value of transmission electron microscopy for primary ciliary dyskinesia diagnosis in the era of molecular medicine: genetic defects with normal and non-diagnostic ciliary ultrastructure / A. J. Shapiro, M. W. Leigh // Ultrastruct. Pathol. – 2017. – Vol. 41, N 6. – P. 373–385. https://doi.org/10.1080/01913123.2017.1362088

10. Атомно-силовая микроскопия: конструирование биочипов для детекции и изучения поверхностной структуры инфекционных агентов на нанометровом уровне / А. Н. Асташонок [и др.] // Мед. новости. – 2018. – № 2. – С. 69–74.

11. Миронов, А. А. Методы электронной микроскопии в биологии и медицине / А. А. Миронов, Я. Ю. Комиссарчик, В. A. Миронов. – СПб. : Наука, 1994. – 400 с.

12. Scherzad, A. Current understanding of nasal epithelial cell mis-differentiation / A. Scherzad, R. Hagen, S. J. Hackenberg // Inflamm. Res. – 2019. – Vol. 12. – P. 309–317. https://doi.org/10.2147/jir.s180853

13. Ciliocytophthoria: cytomorphologic modifications in viral infections of the nasal mucosa / M. Gelardi [et al.] // J. Cytol. Histol. – 2016. – Vol. 7, N 2. – P. 1–3. https://doi.org/10.4172/2157-7099.1000s5:005

14. Gudis, D. Acquired cilia dysfunction in chronic rhinosinusitis / D. Gudis, K.-Q. Zhao, N. A. Cohen // Am. J. Rhinol. Allergy. – 2012. – Vol. 26, N 1. – P. 1–6. https://doi.org/10.2500/ajra.2012.26.3716

15. Toskala, E. Scanning electron microscopy findings of human respiratory cilia in chronic sinusitis and in recurrent respiratory infections / E. Toskala, J. Nuutinen, M. Rautianen // J. Laryngol. Otol. – 1995. – Vol. 109, N 6. – P. 509–514. https://doi.org/10.1017/s0022215100130580

16. Abnormal length of cilia – a cause of primary ciliary dyskinesia – a case report / B. Niggemann [et al.] // Eur. J. Pediatr. – 1992. – Vol. 151, N 1. – P. 73–75. https://doi.org/10.1007/bf02073899

17. Ciliary disorientation alone as a cause of primary ciliary dyskinesia syndrome / C. F. Rayner [et al.] // Am. J. Respir. Crit. Care Med. – 1996. – Vol. 153, N 3. – P. 1123–1129. https://doi.org/10.1164/ajrccm.153.3.8630555

18. Ciliary central microtubular orientation is of no clinical significance in bronchiectasis / K. W. Tsang [et al.] // Respir. Med. – 2005. – Vol. 99, N 3. – P. 290–297. https://doi.org/10.1016/j.rmed.2004.08.005

19. Первичная цилиарная дискинезия у детей / A. A. Баранов [и др.] // Педиатр. фармакол. – 2018. – Т. 15, № 1. – С. 20–31.

20. Богорад, А. Е. Первичная цилиарная дискинезия: современные подходы к диагностике и терапии / А. Е. Бого- рад, С. E. Дьякова, Ю. Л. Мизерницкий // Рос. вестн. перинатологии и педиатрии. – 2019. – № 5. – С. 123–133.

21. Primary ciliary dyskinesia (PCD): a genetic disorder of motile cilia / M. W. Leigh [et al.] // Transl. Sci. Rare Dis. – 2019. – Vol. 4, N 1–2. – P. 51–75. https://doi.org/10.3233/trd-190036