ОЦЕНКА ТЕМПЕРАТУРЫ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА У СПОРТСМЕНОВ С БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ

Котляров С.Н.¹, Кузьмина М.С.², Котлярова А.А.³

¹ORCID: 0000-0002-7083-2692, кандидат медицинских наук, ²ORCID: 0000-0002-5943-7536, студент, ³ORCID: 0000-0002-0676-7558, аспирант, ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России

ОЦЕНКА ТЕМПЕРАТУРЫ ВЫДЫХАЕМОГО ВОЗДУХА У СПОРТСМЕНОВ С БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ

Аннотация

В статье рассматривается анализ инновационного способа ранней диагностики и контроля над течением бронхиальной астмы - измерение температуры выдыхаемого воздуха. Проведена оценка температуры выдыхаемого воздуха у здоровых спортсменов и у спортсменов с бронхиальной астмой до и после физической нагрузки. Установлено, что бег вызывает достоверное повышение температуры выдыхаемого воздуха, но данное повышение достоверно не отличается у здоровых бегунов и пациентов с контролируемой БА.

Ключевые слова: респираторные заболевания, бронхиальная астма, температура выдыхаемого воздуха.

Kotliarov S.N.¹, Kuzmina M.S.², Kotliarova A.A.³

¹ORCID: 0000-0002-7083-2692, MD, ²ORCID: 0000-0002-5943-7536, Student, ³ORCID: 0000-0002-0676-7558, Postgraduate Student, FSBEI of Higher Education Ryazan State Medical University at the Russian Health Ministry

MEASUREMENT OF EXHALED AIR TEMPERATURE AMONG ATHLETES WITH BRONCHIAL ASTHMA

Abstract

The article considers the analysis of the innovative method of early diagnosis and control over the course of bronchial asthma – the measurement of the exhaled air temperature. The temperature of the exhaled air was evaluated among healthy athletes and athletes with bronchial asthma before and after physical exercises. It was found that running causes a significant increase in the temperature of the exhaled air, but this increase is not significantly different among healthy runners and patients with controlled asthma.

Keywords: respiratory diseases, bronchial asthma, temperature of exhaled air.

Бронхиальная астма (БА) является широко распространенным социально значимым заболеванием. Многочисленные эпидемиологические исследования, проведенные как в России, так и за рубежом, свидетельствуют о проблемах ранней диагностики бронхиальной астмы, недостаточном контроле над ее течением у многих пациентов.

Особый интерес исследователей вызывает БА у спортсменов. Интерес обусловлен тем, что физическая нагрузка может рассматриваться как причина БА физического усилия. Возможными механизмами, объясняющими развитие приступов, являются осмотическая  (высыхание дыхательных путей) и температурная гипотезы (нагревание дыхательных путей), приводящие к высвобождению медиаторов воспаления, которые вызывают сокращение гладких мышц дыхательных путей.

Целью настоящей работы был анализ влияния физических нагрузок у здоровых спортсменов и спортсменов с БА на температуру выдыхаемого воздуха.

Материалы и методы

Работа выполнена в ФГБОУ ВО РязГМУ Минздрава России. В исследование включены  легкоатлеты, занимающиеся бегом: 6 пациентов с контролируемой БА и 8 здоровых добровольцев группы контроля (таблица 1).

 

Таблица 1 –Сравнительная характеристика опытной и контрольной группы

	Пациенты с БА (n - 6)	Группа контроля (n - 8)	Достоверность различий
Пол, мужчины	6 (100%)	5 (62,5%)	> 0,05
Возраст, лет	31 (26; 39)	29 (24; 41)	>0,05
Индекс массы тела	21,7 ± 2,1	21,2 ± 1,9	>0,05
Количество часов тренировок в предыдущую неделю	5,1 ± 2,6	5,2 ± 3,4	>0,05
ОФВ1, в % от должных значений	101,1 (97,7-118,6)	109,8 (99,2-121,3)	>0,05
ОФВ1/ФЖЕЛ	84,1 (76,9-87,8)	87,2 (82,6-92,1)	>0,05

 

Для участия в исследовании субъект должен был отвечать всем следующим критериям: легкоатлет, занимающийся бегом не менее 5 лет; в возрасте ≥18 лет; с объемом тренировок в неделю для женщин 15-30 км, для мужчин 25-60 км; без респираторной инфекции в течение последних 3 недель. Перед началом исследования было получено разрешение локального этического комитета, все испытуемые получили подробную инструкцию по участию в исследовании, подписали добровольное информированное согласие на участие. Термометрия в подмышечной впадине, проведенная перед каждым исследованием, выявила нормальные значения температуры тела. Всем испытуемым для исключения гипервентиляционного синдрома проведена оценка с использованием Наймингенского опросника.

Критериями исключения из участия в исследовании были: курение в анамнезе; употребление пищи, кофе, алкоголя в день проведения исследования; в анамнезе есть сведения о хронических заболеваниях органов дыхания, ЛОР-органов, сердечно-сосудистой системы, печени, почек, органических поражениях головного мозга, особенно связанных с риском развития судорожных состояний, сахарного диабета, наличие аллергических реакций/заболеваний; установлен факт беременности, кормления грудью; установлено наличие онкологических заболеваний, туберкулеза, ВИЧ-инфекции, алкогольной и/или наркотической зависимости; наличие в анамнезе дисфункциональных расстройств дыхания.

Оценка температуры выдыхаемого воздуха производилась с помощью устройства собственной разработки, где в качестве термоэлемента использовался  датчик с разрешением 0,01 °С в заданном диапазоне температур, с возможностью отклика на изменение температуры 2 секунды.

Исследование проводили всем пациентам в спокойном состоянии в положении стоя между 9 и 10 часами утра натощак после полоскания полости рта водой за 5 минут до тренировки (бег 5 километров по ровной местности в обычном темпе) и через 5 минут после тренировки в соответствии с известными методами [2]. Всех пациентов просили свободно вдыхать через нос и выдыхать в устройство со скоростью и глубиной, типичными для их нормального дыхательного ритма до тех пор, пока температура не достигала стабильных значений.

Спирометрия проводилась по стандартной методике на портативном спирометре MicroPlus фирмы Micro Medical.

Статистическая обработка результатов проводилась с использованием компьютерной программы STATISTICA 8,0 (StatSoft Inc., 2012). В таблицах представлены среднее арифметическое значение (Mean), стандартное отклонение (SD) (для данных, имеющих нормальное  распределение), а также медиана (Median), верхний и нижний квартили (lq; uq) (для данных имеющих распределение отличное от нормального). Характер распределения оценивали по критерию Шапиро-Уилка.

Для расчетов статистической значимости изменений использовали критерий Стьюдента для несвязанных выборок (при нормальном распределении данных) или критерий Манна-Уитни (при распределении данных, отличном от нормального).

Результаты и их обсуждение

В результате исследования установлено, что температура выдыхаемого воздуха у пациентов с контролируемой БА и здоровых лиц достоверно не различается (таблица 2).

 

Таблица 2 – Результаты исследования

	Пациенты с БА (n - 6)	Группа контроля (n - 8)	Достоверность различий
Температура выдыхаемого воздуха до тренировки, ºC	32,50 ± 0.39	32,27 ± 0,33	>0,05
Температура выдыхаемого воздуха после тренировки, ºC	32,76 ± 0,51	32,58 ± 0,43	>0,05
Температура тела до тренировки ºC	35.97 ± 0,42	36,15 ± 0,25	>0,05
Температура тела после тренировки ºC	36,03± 0.27	36,01± 0.31	>0,05

 

После тренировки температура выдыхаемого воздуха достоверно выше (p=0,001), чем до тренировки в обеих группах, что соответствует известным литературным данным о потерях тепла во время тренировки. Полученные результаты соответствуют известным литературным данным о том, что на фоне физической нагрузки отмечается увеличение температуры выдыхаемого воздуха у пациентов с БА по сравнению со здоровыми лицами группы контроля [3]. Было показано, что у взрослых и детей с БА температура выдыхаемого воздуха коррелирует с бронхиальным кровотоком, уровнями NO и эозинофилами мокроты [3], [4], [5], [6].

Интересно, что у спортсменов с БА не отмечено более высокого увеличения температуры выдыхаемого воздуха по сравнению с здоровыми лицами. Эти результаты могут свидетельствовать о том, что потери тепла являются физиологическими, а не патологическими реакциями на физические упражнения. Кроме того, не наблюдается корреляции между температурой выдыхаемого воздуха со степенью бронхиальной реактивности. Поэтому можно предположить, что воспалительный ответ на потерю тепла может не быть ключевым этиопатогенетическим механизмом БА у спортсменов. Данные результаты согласуются с другими исследованиями, изучающими связь температуры выдыхаемого воздуха  с БА физического усилия [7], [8], [9], 1[0]. В данных исследованиях показано увеличение температуры выдыхаемого воздуха после стандартизированных нагрузок в лаборатории, но не наблюдалось различий между пациентами с БА и здоровыми лицами группы [7], [8], [9]. Физиологическим механизмом, обусловливающим повышение температуры выдыхаемого воздуха является увеличение  числа перфузированных альвеол и повышение их кровоснабжения. Поэтому вполне логично ожидать физиологического увеличения температуры в дыхательных путях, связанного с капиллярным механизмом, вместо патологического механизма, связанного с вазодилатацией, вызванной воспалением. Это согласуется с ранее обнаруженной отсутствием корреляции между уровнями оксида азота с температурой выдыхаемого воздуха после тренировки [7], а также отсутствием корреляции с количеством воспалительных клеток мокроты [9].

Таким образом, бег вызывает достоверное повышение температуры выдыхаемого воздуха, но данное повышение достоверно не отличается у здоровых бегунов и пациентов с контролируемой БА.

Список литературы / References

1. Melo R.E. Exhaled breath temperature, a new biomarker in asthma control: a pilot study / R.E. Melo, T.A.Popov, D. Solé // J. Bras. Pneumol. - 2010. - Vol. 36, № 6. - P. 693-699.
2. Popov T. A. Evaluation of a simple, potentially individual device for exhaled breath temperature measurement / T.A. Popov [et al.] // Respir. Med. - 2007. - Vol. 101. - P. 2044–2050.
3. Piacentini G. L. Exhaled air temperature in asthma: methods and relationship with markers of disease / G.L. Piacentini [et al.] // Clin. Exp. Allergy. – 2007. – Vol. 37. – P. 415–419.
4. Piacentini G. L. Relationship between exhaled air temperature and exhaled nitric oxide in childhood asthma / G. L. Piacentini [et al.] // Eur. Respir. J. – 2002. – Vol. 20. – № 1. – Р. 108-111.
5. Paredi P. Correlation of exhaled breath temperature with bronchial blood flow in asthma / P. Paredi, S.A. Kharitonov, P.J. Barnes // Respir. Res. – 2005. – № 6. – P. 1–10.
6. Popov T. A. Human exhaled breath analysis / T.A.Popov // Ann. Allergy Asthma Immunol. – 2011. - Vol. 106, № 6. - P. 451-456.
7. Svensson H. Exhaled breath temperature increases after exercise in asthmatics and controls / H. Svensson [et al.] // Respiration. - 2012. - Vol. 84. - P. 283–290.
8. Tufvesson E. Increase of club cell (Clara) protein (CC16) in plasma and urine after exercise challenge in asthmatics and healthy controls, and correlations to exhaled breath temperature and exhaled nitric oxide / E. Tufvesson [et al.] // Respir. Med. – 2013. – Vol. 107. – P. 1675–1681.
9. Couto M. Exhaled breath temperature in elite swimmers: the effects of a training session in adolescents with or without asthma / M. Couto [et al.] // Pediatr. Allergy Immunol. – 2015. – Vol. 26. – №6. – P. 564–570.
10. Couto M. Effect of competitive swimming on airway inflammation: a 3 year longitudinal study / M. Couto [et al.] // Pediatr Allergy Immunol. – 2014. - Vol. 25. – № 2. – P. 193–195.