Респираторно-мышечная дисфункция дыхательной мускулатуры и хроническая обструктивная болезнь легких: патофизиологические взаимосвязи и клиническое значение

В обзоре представлены данные литературы по проблеме дисфункции дыхательных мышц (ДМ) у больных хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ). Рассмотрены основные аспекты их патофизиологических взаимосвязей и ценность для клинической практики. В развитии дисфункции ДМ имеют значение как локальные, так и системные факторы патогенеза ХОБЛ. Локальные факторы связаны с ремоделированием легких и необходимостью преодоления ДМ избыточного сопротивления дыханию, что увеличивает интенсивность их работы, способствует развитию гипертрофии и недостаточности. Хроническое системное воспаление, оксидативный стресс, избыточный протеолиз и другие системные проявления ХОБЛ изменяют метаболизм и структурно-функциональную организацию ДМ. Выраженность морфо-функциональных нарушений и метаболический статус ДМ зависит от тяжести ХОБЛ и проявляется на ранних стадиях заболевания гипертрофией миоцитов, их возрастающей капилляризацией и повышением плотности митохондрий, а на поздних – диффузным замещением мышечных волокон соединительной тканью. Низкий нутритивный статус, нарастающий белково-энергетический дефицит, электролитный дисбаланс, эндокринные нарушения на фоне прогрессирующей дыхательной недостаточности и тканевой гипоксии способствуют развитию слабости ДМ. Респираторная и сердечно-сосудистая коморбидность существенно ухудшает функцию ДМ и прогноз каждого из коморбидных заболеваний. Кроме того, дисфункция ДМ у больных ХОБЛ нарастает в старческом возрасте. В обзоре обсуждаются возможности фармакологической коррекции дисфункции ДМ и другие клинические аспекты этой проблемы.

1. O’Donnell D.E., Laveneziana P., Webb K., Neder J.A. Chronic obstructive pulmonary disease: clinical integrative physiology. Clin. chest med. 2014; 35(1): 51–69.

2. Диверт В.Э., Кривощеков С.Г. Кардиореспираторные реакции при нарастающей нормобарической ингаляционной гипоксии у здорового человека. Физиол. человека. 2013; 39(4): 82–92.

3. Мотавкин П.А., Гельцер Б.И. Клиническая и экспериментальная патофизиология легких. – М.: Наука, 1998 – 365 с.

4. Lumb A.B. Nunn's applied respiratory physiology ebook. Elsevier Health Sci. 2016; 543.

5. Александрова Н.П. Цитокины и резистивное дыхание. Физиол. человека. 2012; 38(2): 119–129.

6. Курпатов И.Г., Гельцер Б.И., Котельников В.Н., Киняйкин М.Ф. Функциональный статус дыхательных мышц у больных хронической обструктивной болезнью легких. Туберкулез и болезни легких. 2021; 99 (6):15–21.

7. Чучалин А.Г., Айсанов З.Р. Нарушение функции дыхательных мышц при хронических обструктивных заболеваниях легких. Терапевт. арх. 1988; 60 (7): 126–131.

8. Fernandes M., Cukier A., Ambrosino N., Leite J., Zanetti M. Respiratory pattern, thoracoabdominal motion and ventilation in chronic airway obstruction. Monaldi Arch. Chest Disease. 2016; 67(4): 7–21.

9. Sieck G.C., Ferreira L.F., Reid M.B., Mantilla C.B. Mechanical properties of respiratory muscles. Comprehensive Physiol. 2013; 3: 1553–1567.

10. Авдеев С.Н. Оценка силы дыхательных мышц в клинической практике. Практическая пульмонология. 2008; 4: 2–17.

11. Гельцер Б.И., Курпатов И.Г., Дей А.А., Кожанов А.Г. Дисфункция респираторных мышц и болезни органов дыхания Терапевтический архив. 2019; 91 (3): 93–100.

12. Швайко С.Н. Клиническое значение диагностики дисфункции респираторной мускулатуры у больных хронической обструктивной болезнью легких и хронической сердечной недостаточностью. Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2006; 4: 69–74.

13. Talbot J., Maves L. Skeletal muscle fiber type: using insights from muscle developmental biology to dissect targets for susceptibility and resistance to muscle disease. Wiley Interdisciplinary Rev.: Dev. Biol. 2016; 5(4): 518–534.

14. Frontera W.R., Ochala J. Skeletal muscle: a brief review of structure and function. Calcified tissue int. 2015; 96(3): 183–195.

15. Ciciliot S., Rossi A.C., Dyar K.A., Blaauw B., Schiaffino S.. Muscle type and fiber type specificity in muscle wasting. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2013; 45(10): 2191–2199.

16. Gea J., Agustí A., Roca J. Pathophysiology of muscle dysfunction in COPD. J. Appl. Physiol. 2013; 114(9): 1222–1234.

17. Hooijman P.E. Brusselle G.G., Wit Ch. et al. Diaphragm muscle fiber weakness and ubiquitin–proteasome activation in critically ill patients. Amer. J. Respir. Crit. Care Med. 2015; 191(10): 1126– 1138. Beishuizen A., Witt Ch.C., Waard M.C., Girbes A.R.J., Spoelstra-de Man A.M.E., Niessen H.W.M., Manders E., Hees H.W.H., Brom Ch.E., Silderhuis V., Lawlor M.W., Labeit S., Stienen G.J.M., Hartemink K.J., Paul M.A., Heunks L.M.A., Ottenheijm C.A.C.

18. Mantilla C.B., Sieck G.C. Impact of diaphragm muscle fiber atrophy on neuromotor control. Respir. Physiol. Neurobiol. 2013; 189(2): 411–418.

19. Cancelliero-Gaiad K.M., Lke D., Pantoni C.B., Borghi-Silva A., Costa D. Respiratory pattern of diaphragmatic breathing and pilates breathing in COPD subjects. Brazilian J. Phys. Ther. 2014; 18(4): 291–299.

20. Филиппова Л.В., Ноздрачев А.Д. Сенсорные структуры легких и воздухоносных путей. Успехи физиол. наук. 2013; 44(3): 93–112.

21. Оценка нутритивного статуса и его коррекция при хронической обструктивной болезни легких. Пульмонология. 2016; 26(1): 13–28.

22. Barreiro E., Gea J. Molecular and biological pathways of skeletal muscle dysfunction in chronic obstructive pulmonary disease. Chronic Respir. Disease. 2016; 13(3): 297–311.

23. Гельцер Б.И., Шахгельдян К.И., Курпатов И.Г., Котельников В.Н. Сравнительная оценка силы дыхательных мышц у больных бронхиальной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и с их сочетанием. Туберкулез и болезни легких. 2019; 97 (2): 12–19.

24. Fermoselle C., Rabinovich R., Ausin P., Puig-Vilanova E., Coronell C., Sanchez F., Roca J., Gea J., Barreiro E.. Does oxidative stress modulate limb muscle atrophy in severe COPD patients? Eur. Respir. J. 2012; 40(4): 851–862.

25. Clanton T.L., Levine S. Respiratory muscle fiber remodeling in chronic hyperinflation: dysfunction or adaptation? J, Appl. Physiol. 2009; 107(1): 324–335.

26. Mathur S., Brooks D., Carvalho C.R.. Structural alterations of skeletal muscle in copd. Frontiers Physiol. 2014; 5(104): 1–8.

27. Верткин А.Л. Коморбидный пациент. Руководство для практических врачей. – М.:ЭКСМО. 2015;. – 150.

28. Калинина Е.П., Гельцер Б.И., Курпатов И.В., Горборукова Т.В., Гвозденко Т.А. Оценка роли цитокин-опосредованных механизмов в развитии дисфункции дыхательных мышц у больных хронической обструктивной болезнью легких. Медицинская иммунология. 2019; 21 (3): 487-494.

29. Remels A., Gosker H.D., Schols A.M. The mechanisms of cachexia underlying muscle dysfunction in COPD. J. Appl. Physiol. 2013; 114(9): 1253–1262.

30. Haizlip K.M., Harrison B.C., Leinwand L.A. Sex-based differences in skeletal muscle kinetics and fiber-type composition. Physiol. 2015; 30(1): 30–39.

31. Doyle A., Zhang G., Abdel Fattah E.A., Eissa N.T., Li Y.-P. Tolllike receptor 4 mediates lipopolysaccharide-induced muscle catabolism via coordinate activation of ubiquitin-proteasome and autophagy-lysosome pathways. FASEB J. 2011; 25(1): 99–110.

32. Langen R.C., Haegens A., Vernooy J.H., Wouters E.F.M., Winther M.P.J., Carlsen H., Steele Ch., Shoelson S.E., Schols A.M.W.J. NF-κB activation is required for the transition of pulmonary inflammation to muscle atrophy. Amer. J. Respir. Cell Mol. Biol. 2012; 47(3): 288–297.

33. Ghelardini C, Mannelli L.D., Bianchi E. The pharmacological basis of opioids. Clin. Cases Mineral and Bone Metab. 2015; 12(3): 219–221.

34. Hussain S.N., Sandri M. Role of autophagy in COPD skeletal muscle dysfunction. J. Appl. Physiol. 2013; 114(9): 1273–1281.

35. Jiang X.L., He Z.J., Xi H.H., Zhi Z. The relationship between nutritional status and oxidative stress markers, pulmonary function in patients with stable chronic obstructive pulmonary disease. Chin. J. Tuberculosis Respir. Diseases. 2017; 40(1): 40–45.

36. Vernooy J.H., Ubags N.D., Brusselle G.G., Tavernier J., Suratt B.T., Joos G.F., Wouters E.F.M., Bracke K.R.. Leptin as regulator of pulmonary immune responses: involvement in respiratory diseases. Pulm Pharmacol Ther. 2013: 26(4): 464–472.

37. Liang R., Zhang W., Song Y.M. Levels of leptin and IL-6 in lungs and blood are associated with the severity of chronic obstructive pulmonary disease in patients and rat models. Mol Med Rep. 2013; 7(5): 1470–1476.

38. Miki K., Maekura R., Nagaya M., Miki M., Kitada S., Yoshimura K., Mori M., Kangawa K.. Effects of ghrelin treatment on exertional dyspnea in COPD: an exploratory analysis. J. Physiol Sci. 2015; 65(3): 277–284.

39. Chikani V., Ho K.K.Y. Action of GH on skeletal muscle function: molecular and metabolic mechanisms. J. Mol. Endocrinol. 2014; 52(1): 107–123.

40. Lütkecosmann S., Warsinke A., Tschöpe W., Eichler R., Hanack K. 3 et al. A novel monoclonal antibody suitable for the detection of leukotriene B4. BBRC. 2017; 482(4): 1054–1059.

41. Cojocaru C., Turkanu A., Mihaesku T., Cojocaeu E. A biological perspective for the management of chronic obstructive pulmonary disease by testosterone. Arch. Biol. Sci. 2015; 67(1): 257–259.

42. Terzano C., Romani S., Paone G., Conti V., Oriolo F.. COPD and thyroid dysfunctions. Lung. 2014; 192(1): 103–109.

43. Takeuchi S., Kitamura T., Ohbuchi T., Koizumi H., Takahashi R., Hohchi N., Suzuki H. Relationship between sleep apnea and thyroid function. Sleep and Breathing. 2015; 19(1): 85–89.

44. Суханова Г.И., Киняйкин М.Ф., Рассохина Н.Ю., Крамар А.В. Роль гипоксемии в развитии дисфункции мускулатуры верхних конечностей при хронической обструктивной болезни легких. Тихоокеанский медицинский журнал. 2012; 1(47): 90–92.

45. Курпатов И.Г., Гельцер Б.И., Киняйкин М.Ф. Результаты оценки силы дыхательных мышц у больных c различными вариантами коморбидности хронической обструктивной болезни легких. Терапевтический архив. 2020; 92(3): 7–12.

46. Гельцер Б.И., Курпатов И.Г., Дей А.А., Кожанов А.Г. Оценка силы дыхательных мышц на различных стадиях ишемического инсульта. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2019; 119 (2–3): 83–88.

47. Dimitriadis Z., Kapreli E., Konstantinidou I., Oldham J., Strimpakos N. Test/retest reliability of maximum mouth pressure measurements with the MicroRPM in healthy volunteers. Resp. Care. 2011; 56(6): 776–782.

48. Александров А.Л., Гичкин А.Ю., Перлей В.Е., Суркова Е.Г. Дискриминантные функции для оценки функционального состояния диафрагмы у больных хронической обструктивной болезнью легких с помощью ультразвукового исследования. Наука и образование в современной конкурентной среде. 2015; 1 (2): 13–16.

49. Barreiro E., Bustamante V., Cejudo P., Gáldiz J.B., Gea J., Lucas P., Martínez-Llorens J., Ortega F., Puente-Maestu L., Roca J., Moro J.M. R.-G. Guidelines for the evaluation and treatment of muscle dysfunction in patients with chronic obstructive pulmonary disease. Arch. Bronconeumol. 2015; 51(8): 384–395.

50. Фисенко А.Ю., Черников А.В., Кузьменко Д.И., Санжаровская М.С., Черногорюк Г.Э. Коррекция дисфункции скелетных мышц стимулятором быстрого метаболического кластера митохондрий при лечении обострений тяжелой хронической обструктивной болезни легких. Современные проблемы науки и образования. 2012; 4: 46.