SEMMELWEIS EGYETEM GYÓGYSZERTUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA A környezeti tényezők immunológiai hatásai Doktori (Ph.D.) értekezés DR. MESTER ÁDÁM Témavezető: Prof. Dr. Nagylucskay Sándor, Ph.D. Készítés helye: Semmelweis Egyetem Radiológiai és Onkoterápiás Klinika és Közegészségügyi Intézet Budapest, 2002
Szigorlati Bizottság: Elnök: Prof. Dr. Morava Endre Ph.D. Tagok: Prof. Dr. Palkó András Ph.D. Dr. Bender Tamás Ph.D. Hivatalos bírálók: Dr. Cseh Károly D.Sc. Dr. Forgács Sándor Ph.D. 2
Ajánlás: Prof. Dr. Nagylucskay Sándor, a lelkes és odaadó oktató, az elismert tudós immunológus, a Semmelweis Egyetem Közegészségtani Intézetének népszerű tanszékvezetője emlékére. Magas ívű szakmai pályáját csak emberi nagysága és példamutató személyes jó tulajdonságai múlták felül. 3
TARTALOMJEGYZÉK BEVEZETÉS ÉS IRODALMI HÁTTÉR... 5 CÉLKITŰZÉSEK:... 13 MÓDSZEREK... 16 EREDMÉNYEK:... 23 MEGBESZÉLÉS:... 60 KÖVETKEZTETÉSEK:... 84 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS:... 90 IRODALOMJEGYZÉK:... 93 SAJÁT KÖZLEMÉNYEK JEGYZÉKE:... 118 4
Bevezetés és irodalmi háttér A környezeti tényezők immunológiai hatásai a korszerű gyógyszerészeti kutatások homlokterében állnak. Egyre több betegség esetében sikerül különválasztani a genetikai prediszpozíció miatti fogékonyság és a külső környezeti tényezők a szerepét. Az együtthatásukból kialakuló kóros folyamatokat egyre újabb eljárásokkal egyre korábban és precízebben lehet kimutatni. Ezáltal a kezelési módszerek is célzottabbá és pontosabbá tehetők. A korszerű diagnosztikai rendszerek, benne a radiológiai eljárások ennek megbízható hátterét biztosítják. Egymásra hatásuk eredménye általában a tudományos kutatás alapján szerzett, bizonyítékokon alapuló hatékony gyógyítás. Egy adott beteg esetében is új lehetőségek jelentek meg a terápiás eredmények diagnosztikai követésére, sőt újabban előrejelzésére is, például az adott gyógyszer sorsának követése a szervezet aktuális állapotának felmérésével, ami lehet in vitro és lehet in vivo műszeres vagy képalkotó eljárások alkalmazása. Ilyenek lehetnek továbbá az adott beteg számára szervezetének aktuális állapotához illeszkedő optimális gyógyszer kiválasztásában a szérum és az egyes gyógyszerek kölcsönhatásának előzetes vizsgálata. Ezen lehetőségek nem csak az egyes betegségeknek, hanem a megbetegedett ember leghatékonyabb gyógyítását célozzák, ha sok esetben sajnos teljes gyógyulás helyett csupán a beteg állapotának javítását lehet elérni. Ez utóbbinak is nagy jelentősége van azonban, számos elemzést alkalmaznak ezzel kapcsolatban az életminőség javulásának jellemzésére. A kóros állapotok felosztásának leggyakoribb kategóriáiban, mint a gyulladásos megbetegedésekben, a keringési zavaron és anyagcsere rendellenességen alapuló elváltozással kapcsolatos állapotokban, valamint a daganatok képződésében is egyaránt felismerhetők a külső környezeti tényezők és a szervezet belső egyensúlyának kölcsönhatásai. A fizikai behatások (például vibrációs ártalom), a légúti (például porbelégzési ártalom) vagy alimentáris úton a szervezetbe jutó anyagok és/vagy mikroorganizmusok direkt és indirekt reakciókat elindítva vezethetnek kóros állapotok kialakulásához. Irodalmi adatok szerint olyan széles néprétegeket érintő kórképek, mint a gyulladásos bélbetegségek esetében is fontos szerepe van a környezeti tényezőknek, mint a táplálékkal bejutó anyagok hatásának [122]. A krónikus gyulladások korai kimutatása a rosszindulatú elváltozások kialakulásának megelőzése szempontjából is fontos lehet [194]. 5
A hypersensitivity pneumonitis esetében a gázcserét biztosító alveoláris térben a külső környezetből gáznemű szerves anyagok belégzése okoz gyulladást és farmer tüdő képe alakul ki [82, 89]. A szervetlen por belégzése is intersticiális gyulladással jár és elkésett kezelés esetében fibrózishoz vezethet [130]. A szervetlen por-belégzés többnyire munkahelyi ártalom. A belélegzett por koncentrációjától, az aeroszol szemcseméretétől, alakjától és kémiai illetve kristályszerkezetétől, valamint a tüdőszövet biológiai immunológiai válaszától és az időtől (expozíciós- illetve látencia idő) függ a tüdő elváltozás morfológiájának kialakulása. Ha a belélegzett por amorf, a patogén frakció 0,5 20µ méretű, a szilikózis veszélyességét a felületi szabad kovasav koncentrációja határozza meg. Szálanyagról akkor beszélünk, ha a szálhossz- és átmérő aránya 3:1-nél nagyobb; itt a respirábilis patogén frakció mérete 0,5 60µ között van. Azbesztszálnál döntő a kristályszerkezet és a kémiai összetétel, mely alapján történik ásványtani besorolása; a szálhosszon kívül ettől is függ biológiai hatása. (Vonatkozó rendeletek és szabványok: MSZ 21461-2: Munkahelyek levegőtisztasági követelményei. Porok. MSZ ISO 8672. Levegőminőség.) A belélegzett porszemcsék fent leírt nagyságától alakjától függően azok a szemcsék patogének, amelyek elég kicsinyek, hogy lejussanak az alveolusba és elég nagyok ahhoz, hogy ne tudja eltüntetni őket a tüdő intersticiumban az immunválasz. Bizonyos idő elteltével alakul ki a tüdő intersticiumban a krónikus gyulladás. Minél nagyobb az alkotórészek sűrűsége, annál erősebb a biológiai aktivitásuk. Minél magasabb a felszín kovasav tartalma (10-90%), annál intenzívebb annak patogenitása. A fagocitózisra képes sejtek megpróbálják fagocitózis és kémiai degradáció útján megsemmisíteni a szemcséket, de ez eredménytelen. Az arachidonsav kaszkád beindulásával kapcsolatosan jelentkező enzim aktivitás, szabadgyökök, mediátorok képződése, makrofágok és egyéb immun-kompetens sejtek egymásra hatása, viszont az immunválaszt serkentik. Mivel a belélegzett részecskék nem oldhatók fel, a védekezési folyamat részben a genetikai programozás, részben az immunrendszer aktuális működését befolyásoló egyéb tényezők függvényében csökkenhet, fennmaradhat, vagy éppenséggel fokozódhat. Részben a szemcsék kémiai szerkezetétől, részben az immunválasz hevességétől függően eltérő kimenetelű intersticiális gyulladás zajlik. Ennek elhúzódása vezet köteges hegesedéshez, fibrózishoz [28]. 6
A panaszmentes (porártalomnak kitett) dolgozók rendszeres tüdőszűrése a lakossági szűrésben is bevált ernyőfényképezésel történik (100 mm-es lencsés vagy tükrös leképezéssel). A szűrés során fennakadó krónikus diffúz intersticiális tüdőbetegségek [125, 206] (CDILD chronic diffuse interstitial lung disease) irányában gyanús személyek további vizsgálata hagyományos 1:1 postero-anterior sugárirányú mellkas felvételekkel folytatódik. Ennek technikai paramétereit az ILO szabvány szabályozza, a felvételek értékeléséhez, pedig a Genfben kibocsátott (1980) etalon felvételi sorozatot kell használni. Eredményét a klinikai vizsgálattal, a légzésfunkciós adatokkal és laboratóriumi vizsgálatokkal kiegészítve együttesen értékelik, és döntenek a további munkavégzés engedélyezéséről, vagy megtagadásáról illetve a kártalanításról. [75] Az esetek egy részében a mellkas felvétel és a többi adat ellentmondó lehet, vagy a röntgenfelvétel felbontóképessége szab határt a biztos morfológiai megítélésnek. Ilyenkor segíthet a döntésben egy érzékenyebb leképezési rendszer, a computer tomográfia (CT). A mellkasi CT vizsgálat már a második generációhoz tartozó készülékeknél is többletinformációt nyújtott a tüdőelváltozások és a pleurális eltérések területén a hagyományos röntgentechnikához képest. [71, 86] A harmadik generációs készülékek a még vékonyabb rétegek (1 mm) és a projekciók számának növelése kapcsán (több mérési eredményből kialakított) élkiemelő filtereket is alkalmazó high resolution kép-rekonstrukciós algoritmussal különlegesen jó felbontással hozzák létre a képeket [97]. A makroszkópos patológiai elváltozásokról szinte anatómiai keresztmetszetet [155] adva ("high resolution CT": HRCT-tehnika), megnyitja az utat a még pontosabb diagnosztika és differenciáldiagnosztika, illetve a betegség pontosabb nyomon követése felé [4, 80, 195, 196]. Begin [16] arra a megállapításra jutott, hogy a CT a szilikózis apró gócos patológiai elváltozását adekvát módon rekonstruálva, a fibrózis jelenlétét a négyirányú mellkas felvételnél is pontosabban kimutatja és annak klasszifikációját exakt módon leírhatóvá teszi; szerinte a CT költségei nem magasabbak a hagyományos röntgen-technikáénál (ez csak az úgynevezett limitált, azaz 5 szeletes, csökkentett vizsgálati volumen esetén igaz). A módszer által nyújtott többletinformációnak vitathatatlan terápiás jelentősége van [181]. 7
A mellkasi mágneses magrezonancia (MRI) az átlagosan elérhető hosszú vizsgálati idő és a tüdőbeli levegőből nem érkező jelek miatt finom stuktúrát nem képes ábrázolni, mégis a daganatok felismerésében, kiterjedésük megítélésében (operabilitás), valamint a differenciáldiagnosztikában már ezen a technikai adottságok mellett is adhat hasznos támpontokat [40. 89]. A legújabban kifejlesztés alatt álló MRI eljárások már a tüdő diagnosztikájában is használhatóan rövid mérési idővel és részletgazdagsággal kecsegtetnek. A modern képalkotó eljárások közül a HRCT látszik legalkalmasabbnak a porbelégzési ártalomnak kitett populáció tüdő eltéréseinek vizsgálatára [152]. A hazai körülmények között választ kerestünk arra, vajon a konvencionális röntgendiagnosztikai módszerekkel nyert információn túl, a pneumokoniózis korai diagnosztikája és differenciáldiagnosztikája terén milyen esetekben nyerhető többlet információ a HRCTvel. Szakmailag célszerű és gazdaságilag is elfogadható szerepét kerestük a diagnosztikai algoritmusban. Az utóbbi évek tüdőgyógyászati gyakorlatában gyorsan terjed a HRCT, vagyis a nagy felbontóképességű computer tomographia alkalmazása, amely azzal magyarázható, hogy bizonyos kórformák vizsgálatára a korábbi CT technikáknál alkalmasabb [154]. A porbelégzési ártalmak során szerzett HRCT tapasztalatok után egyéb intersticiális betegségek vizsgálatára is kiterjesztettük vizsgálatainkat. A CT kétdimenziós ábrázolási mód. A röntgensugár-nyaláb szélességének változtatásával be lehet állítani a CT szelet vastagságát, ez hagyományosan 8-10 mm, HRCT technika esetén 1-2 mm. A módszerrel a tüdő-parenhima finom szerkezete is vizsgálható, a HRCT-nek ezért elsősorban a diffúz infiltratív tüdő-betegségek kimutatásában van nagy szerepe. Segítségével 0,2 0,3mm nagyságú eltérések is kimutathatók. Az interlobularis szeptumok vastagsága normál esetben 0,1 mm, ezzel a technikával általában alig észrevehetők. A nagy számban, tisztán definiálható interlobularis szeptumok jelenléte már általában kóros megvastagodásukra utal. Gyakran olyan esetben is megfigyelhetők a tüdő-parenhima finom elváltozásai, amikor a hagyományos röntgenkép még normális. 8
A gyulladásos ízületi megbetegedések mindig több kóroki tényező együtthatásából alakulnak ki, illetve a kórlefolyás is számos külső és belső tényező kölcsönhatásának eredményeképpen változik. A külső környezeti tényezők, mint például a hőmérséklet (tartós hideghatás), a levegő páratartalma, a légnyomás változásai (dekompresszió, caisson betegség ), vibráció, ízületi tengely-deformitás (valgus, varus), gyógyszerek mellékhatásai (pl. steroidok), toxikus ártalmak (pl. alkohol, nikotin) általában nem önmagukban okoznak ízületi megbetegedést, hanem a szervezet belső tényezőivel együttesen. A genetikai tényezők (HLA-B27 antigén), a hormonok befolyása (például osteoporosis), anyagcsere-zavarok (például diabetes mellitus), a bélfal permeabilitás változásai (postinfect arthritis) közismertek. A külső és belső tényezők együtthatása azonban önmagában nem okoz még feltétlen megbetegedést, annak manifesztációja az immunrendszer aktuális állapotától is függ. Ez oly mértékben érvényesül, hogy adott esetben ugyanaz a külső behatás nem okoz megbetegedést, míg a környezeti tényezők nélkül, spontán is kialakulhatnak súlyos monartikuláris vagy sokízületi megbetegedések. [180] Az ízületi betegségek egy bizonyos aktív periódusában a csont ízületi rendszer izotópos vizsgálatai igen érzékenyen kimutatják a gyulladás kialakulását, annak aktivitása után azonban a kihűlt állapotban már nem jeleznek eltérést. [199] Ezen, korábban lezajlott folyamatok a maradványait röntgenvizsgálattal sok esetben nem lehet ábrázolni, mivel a röntgensugárzás foton-energiája, röntgencső fókuszának mérete, az erősítő fólia és film szemcsenagysága jelentős korlátot jelent a leképezés során [69]. A sacroileitis jelentősége a lokális gyulladás klinikai vonatkozásain túlmutat, mivel szisztémás immunológiai kórképek részjelenségeként, adott betegség axiális skeletális manifesztációjára utal. A seronegatív spondylarthritis (SNSA) csoportban a diagnosztikus kritériumok egyike a sacroileitis radiológiai bizonyítása. Másféle káros külső környezeti hatás az ízületekre ható vibrációs munkahelyi ártalom. A tartós vibráció, mint külső környezeti ártalom következtében számos esetben kialakuló os naviculare avaszkuláris nekrózis első közlése Holtzman [54] nevéhez fűződik. Az ipari termelésben sűrített, levegővel működő munkaeszközök (pl. fejtőkalapács) és robbanómotoros meghajtású eszközök (pl. láncfűrész) növekvő 9
mértékű alkalmazása [48, 63, 72, 163] miatt az elváltozás jelentősége növekedett. A képalkotó diagnosztika fejlődésével a morfológiai eltérések korai stádiumban történő ábrázolása lehetővé tette, hogy a fizikai ártalommal járó munkakörből idejében kiemelhessék azokat a dolgozókat, akiknél az elváltozás megjelenik és így fizikai munkaképességük megtartható. [144]. A könyökízületi panaszokkal kapcsolatban a vibrációs ártalom kérdése jóval ritkábban merül fel, mint a behatás közvetlen közelében lévő csuklóízület esetében. A vibrációs hatás azonban (fizikailag kétségtelenül) közvetlenül átvezetődik a könyökízületre is, és ott az osteochondritis dissecans képében megjelenő körülírt avaszkuláris nekrózis kialakulásában szerepe vitathatatlan. Nyilvánvaló, hogy az avaszkuláris nekrózis önmagában nem egyenlő a vibrációs behatás következményével, hiszen bármilyen közömbös foglalkozás mellett is bármelyik ízületben felléphet, ha genetikai hajlam, a belső millieu alkotóelemei és immunológiai folyamatok összeadódása áll fenn. A kórkép kialakulásában kétségtelen azonban a külső környezeti hatások szerepe. Amennyiben adott beteg nem dolgozott volna vibrációnak kitett munkakörben, esetleg nem alakult volna ki a betegség. Ezért a vibrációs ártalom mellett biztosan kimutatott könyökízületi osteochondritis dissecans is kártalanítandó állapot. A környezeti légnyomás változása is okozhat csont-ízületi megbetegedéseket. Ebben az esetben nem csak a nyomás-ingadozás, hanem a szervezet aktuális immunstátusza, genetikai, keringési, metabolikus tényezők együttesen fejtik ki hatásukat. A túlnyomásos munkahelyen foglalkoztatott munkások betegsége a dekompressziós arthropathia ("disbaric disorders"), mely magába foglalja az akut klinikai megjelenést ("barotrauma", "depresszió") és a később manifesztálódó csontelhalást ("disbaric osteo-nekrózis") is [61, 94]. A megbetegedést a túlnyomás hirtelen csökkenése váltja ki, az elhalás oka a capillárisokban - venulákban képződő gázbuborékok, a vér viszkozitásának hirtelen növekedése, thrombocyta elváltozások, a vazo-aktív aminok és prosztaglandinok termelésének változásai [181]. A "caisson betegség" hazánkban kártalanításra jogosító foglakozási megbetegedés [34]. 10
A csont-nekrózis mindig a váll- és csípőízületet alkotó csontok epifíziseiben, valamint a hosszú csöves csontok (humerus, femur, tibia) diafízisében jelenik meg: "velőinfarktus" képében. Első analóg röntgenjelei, melyek a reparációt jelzik, legkorábban fél, olykor több év múlva jelennek meg, s amennyiben az ízfelszín nem érintett, a károsult tünet- és panaszmentes [26, 131]. Amennyiben a váll- vagy csípőízületi fájdalom miatt jelentkező beteg munkaanamnézisében fellelhető ilyen korábbi környezeti behatás, nem könnyű különbséget tenni a primer degeneratív eltérések és a szekunder arthrosis formába átment dekompressziós osteoarthropathia között. A külső környezeti tényezőkkel kapcsolatos immunológiai hatások lehetnek terápiás célúak is. A gyulladáscsökkentő fizikoterápiás eljárások sorában alkalmazott klasszikus kis dózisú röntgenbesugárzás és a korszerű nem ionizáló laser irradiáció egyaránt a mozgásszervek és a bőr betegségeinek gyógykezelésének elterjedt módszerei [14]. A laser fény okozta sejtfunkció változások közül, azok tarthatnak számot a radiológus érdeklődésére, melyek nem hőhatáson alapulnak, hanem sugárbiológiai hatásokon [10, 214]. A gyulladás patomehanizmusának számos jelenségében mérhetők voltak már ilyen reakciók, elsősorban sejtmembrán változások [17, 204]. A laser irradiáció és a radiológiai diagnosztika egészen új összefüggései is körvonalazódnak a gyulladásos szöveti rekació nagyon érzékeny in vivo megjelenítésével [178]. A laser alkalmazás sugárbiológiai hatásainak nemzetközileg első kísérletes vizsgálata is már immunológiai jelenséggel foglalkozott. A kutatás a gyulladásos folyamatokban kulcsszerepet játszó leukocyta sejtekre kifejtett laser hatás tanulmányozásával kezdődött el Budapesten 1966-ban, a radiológus szakorvos Dr. Mester Endre sebész professzor vezetésével [93, 96]. A laser irradiáció dózisfüggő hatása alacsony energia tartományokban (0.5-2 Joule/cm 2 ) serkentette a fagocitózist, a magasabb dózisok és/vagy bizonyos határon túl a naponta alkalmazott serkentő hatású dózisok kumulációja révén azonban ellentétes, gátló hatás lépett föl az Arndt-Schultz törvény szerint [92]. Más immunológiai kísérletekben a lymphocyta sejtekre és a szisztémás immunválaszra kifejtett egyéb laser hatásokat vizsgálták [94, 95]. 11
A lymphocyta sejtek blastos transzformációját nem lehetett laser irradiációval elérni, (amint ezt a lektin indukció okozza), de a phytohaemagglutinin-nel beindított blastos transzformáció mértékét (de novo DNS szintézis) 20%-kal növelte a laser besugárzás [89]. Egérbőr allo-transzplantátum túlélési idejét a laser besugárzás önmagában 12 15%-al növelte. Az anti-timocyta szérum 56.2%-os túlélési növekedését 84.7%-ra lehetett tovább fokozni (szummáció/szinergizmus), ha laser-rel együtt alkalmazták. [129]. A laser hatására a komplement szint csökkenését, valamint a B- és T-lymphocyta sejtek immun-modulációját is ki lehetett mutatni. [94, 100]. A B-lymphocyta sejtek "átprogramozási" hatásaként az IgM-termelés eltolódott az IgG osztály felé. A T- lymphocyta sejtek migrációs indexe növekedett, és hasonló hatás a tápfolyadék áttöltése után a kezeletlen lymphocyta sejtek esetében is mérhető volt. Ez a kísérlet az élő lymphocyta sejtek funkcionális gátlását (immun-suppressio) előidéző mediátor anyag megjelenését bizonyította. Kontroll kísérletben a laser energiájával megegyező mennyiségben kibocsátott hasonló színű fény nem okozott ilyen hatást. [98, 127]. A hőhatást nem okozó (50 mw-nál kisebb teljesítményű) laser irradiáció befolyását a lymphocyta (killer sejtek) funkciójára, a direkt laser besugárzás következtében kialakuló változásokat és ezen belül a polárosság jelentőségét korábban Garam vizsgálta kísérletesen. Megállapította, hogy a HeNe (helium-neon-gáz) laser fokozza (az alkoholista betegekben eredendően csökkent mértékű) killer sejt aktivitást [25]. A T és B lymphocyta szubpopulációk mellett, a klasszikus lymphocyta markerekkel nem rendelkező nulla sejtek csoportjába két sejttípust soroltak, a tumor elleni immunválaszban szerepet játszó natural killer (NK) sejteket, valamint a killer sejteket. Bakács [9] vizsgálatai szerint a legjellemzőbb marker tulajdonságuk az Fc receptor, kisebb részük C3 receptorral is rendelkezik, illetve alacsony affinitású (birka vörösvérsejt) E-rozettára vonatkozó E-receptoraik vannak. A killer sejtek (szemben az NK sejtekkel) csak antigén jelenlétében fejtik ki cyto-toxikus hatásukat. 12
Célkitűzések: A tudományos értekezés célkitűzése a környezeti tényezők immunológiai hatásaival kapcsolatos gyulladásos folyamatok tanulmányozása volt, egyrészt klinikai képalkotó eljárások összehasonlító elemzésével, másrészt experimentális immunológiai módszerekkel. Az in vitro kísérletes rendszerekben a gyulladást, mint alapvető celluláris és szisztémás reakciót, illetve annak változásait egy terápiásan alkalmazott külső környezeti fizikai hatással, nevezetesen a (sok tekintetben speciális) laser fénnyel kapcsolatban kialakuló sugárbiológiai folyamatok vonatkozásában vizsgáltuk. Célunk volt az egyes laser sugárzási formák dózis- és hullámhossz függő valamint betegség függő immunológiai hatásainak részletes vizsgálata is, illetve ezek hasonlóságait és/vagy különbözőségeit kerestük. A környezeti tényezők immunológiai hatásaival kapcsolatos gyulladásos folyamatok in vivo funkcionális és morfológiai megjelenítésére egyes újabb radiológiai eljárásokat alkalmaztunk. Ezek kritikus elemzésével a korai és a késői stádiumokban eltérő gyógyszeres kezelés diagnosztikai hátterét biztosító érzékenyebb és pontosabb módszerek hatékonyságát kívántuk értékelni. Vizsgálatainkkal arra kerestünk választ, milyen diagnosztikai előrelépést nyújthat a magas felbontású computer tomográfia alkalmazása a tüdő, a csontok és ízületi felszínek érzékenyebb és pontosabb leképezése által. További célunk volt a környezeti mechanikus hatások által provokált keringési és gyulladásos mechanizmusok kapcsán kialakuló csont ízületi elváltozások detektálása is. A tüdő gyulladásos reakciójának morfológiai megjelenítésével kapcsolatban vizsgálatainkkal a diagnózis korai és biztonságos felállításához kerestünk megfelelően érzékeny és pontos módszert. Az immunológiai válaszra az előbbiekben felsorolt tényezők ismeretében próbáltunk következtetéseket levonni a makroszkópos radiológiai diagnosztikai módszerek összehasonlításával. A külső környezeti ártalom esetében azért fontos a korai kimutatás, mert a porexpozíció megfelelő időben történő megszüntetésével a folyamat progressziója még megállítható lehet. Csak így előzhető meg az eleinte még reverzibilis intersticiális 13
gyulladás következtében később kialakuló irreverzibilis fibrózis, illetve a már kialakult fibrózis progressziója [47, 85]. Nem kevésbé fontos azonban az immunháztartás egyensúlyának zavarai miatt kialakuló intersticiális gyulladás korai kimutatása a tüdőben, mert a korai gyulladásos reakciók reverzibilisek és megfelelő gyógyszer alkalmazásával eredményesen kezelhetők. A kezeletlen intersticiális gyulladás fibrózishoz vezet, ami irreverzibilis hegesedéssel járó folyamat. Az ízületi gyulladás kialakulásának környezeti tényezőit és a szervezet aktuális immunológiai státusával összefüggésben kimutatható válasz képi megjelenítésével kapcsolatban célkitűzésünk fentiekhez hasonlóan egyrészt az volt, hogy a SNSA csoportba tartozó betegségek esetében az axiális manifesztációt az eddig alkalmazott módszereknél érzékenyebb módon igazoljuk, vagy kizárjuk. Másrészt olyan morfológiai kritériumokat kerestünk, melyek az egyes kórképekre jellemzőek lehetnek, és ezzel differenciáldiagnosztikai támpontokat is biztosíthatnak. Általában az SNSA csoportba tartozó betegségek esetében vizsgáltuk a korábbiaknál érzékenyebb és pontosabb új módszerek lehetőségeit, továbbá ezen belül a gyulladásos bélbetegségek (Inflammatory Bowel Diseases IBD) ízületi érintettségével kapcsolatos irodalmi adatok igen ellentmondásos közléseire is magyarázatot kerestünk [29, 90, 164, 188, 210]. Az SNSA csoportba tartozó betegségek esetében az axiális manifesztáció vizsgálatát további régióra, nevezetesen a gerinc kisízületek és costo-vertebralis ízületekre is kiterjesztettük. A vibrációs külső környezeti hatások és az immunrendszer aktuális válaszának következményeit korszerű eljárásokkal megjelenítve kerestük azokat a morfológiai jeleket, melyek a degeneratív elváltozások és az osteochondritis dissecans okozta eltérések elkülönítésére alkalmasak. Vizsgálatunk céljául tűztük ki annak megállapítását is, hogy az exponáltak csuklótájékán előforduló csont-ízületi elváltozások kimutatására milyen esetben alkalmazható az MRI és /vagy a HRCT. További külső környezeti mechanikai ártalom foglalkozási megnyilvánulása, a barotrauma/dekompressziós arthropathia/caisson-betegség gyanújával vizsgálatra került betegekben olyan HRCT morfológiai eltéréseket kerestünk, melyek többlet információt 14
nyújthatnak a korai diagnózishoz, és az elkülönítő kórismézés hatékonyságának növeléséhez. A disszertáció experimentális részében a gyulladásos folyamatok és a külső környezet hatásainak tanulmányozásában célkitűzésünk az volt, hogy az egymástól eltérő hullámhosszúságú laser sugárzások betegség függő és hullámhossz függő immunológiai hatásait, ezek hasonlóságait és/vagy különbözőségeit elemezzük. Vizsgálni kívántuk, hogyan változik a lymphocyta sejtek reakciója (az abszorbeált laser energiát standard körülmények között változtatva), az aktuális immunstátusz függvényében normál és különböző kóros körülmények között, valamint ennek kapcsolatát az adott laser fény hullámhosszával. A jelen disszertáció anyagát képező első kísérlet-sorozatban több betegcsoportban és a hagyományos, azaz látható tartományban működő, valamint az (akkor újként megjelent) infravörös hullámhossztartományban sugárzó laser-ek alkalmazásával folytattuk tovább a killer sejt vizsgálatokat. A második kísérletsorozat több (különböző hullámhosszúságú) laser irradiációs hatásainak összehasonlítására vonatkozott. Vizsgálni kívántuk, hogyan változik a T és B lymphocyta sejtek reakciója (az abszorbeált laser energiát standard szinten tartva), az eltérő fonton energiák függvényében. 15
Módszerek: 1. Kísérletes vizsgálatok 1.1 Az antitest dependens celluláris cytotoxicitás (ADCC) reakciót a Garam által módosított, Zijelmaker és Urbaniak által kidolgozott standardizált mérési módszerrel alkalmaztuk [25]. Rh+ humán vörösvértesteket szenzitizáltunk anti-d antigénnel. A cyto-toxikus folyamat csak a (killer sejt) lymphocyta sejtek és az antigén együttes jelenlétében zajlik: az antitestekkel borított vörövértestek ezen killer sejtek hatásának következtében cytolysis áldozatává válnak. Standard körülmények között az egységnyi lymphocyta sejtek által elpusztított vörösvértestek száma jellemzi a killer sejt aktivitás mértékét. Ennek pontos meghatározását 51 Cr izotóppal jelölt vörösvértestek útján értük el. Az elpusztult vérsejtekből a médiumba jutott króm izotóp aktivitást gammaszámlálóban mértük. A lymphocyta sejtek szeparálására a heparinos vért Böyum módszere szerint centrifugáltuk (Ficoll-Uromiro grádiensben) [25]. A 0 vércsoportba tartozó vörövértesteket RPMI médiumba helyeztük. A 10 perces papain (2%) preparáció után 200 µci 51Cr izotóppal 120 percig 37 C-on inkubáltuk. Mosás után RPMI-FCS médiumban 2 000 000 / ml sejtszámot állítottunk be. A lymphocyta sejtek 200 ml-es, felül nyitott plasztik csövekben lettek fényhatásnak kitéve: egyik részük laser fényt, illetve a kontroll csövek ugyanolyan hosszú ideig természetes fényt kaptak. Közvetlenül a sugárhatást követően a "microliter plate" vájataiban elhelyezett, médimban oldott vörövértestekkel, felszínükön az antitestekkel kerültek reakcióba a killer-lymphocyta sejtek. A reakció 16 órán keresztül, 37 C-os CO 2 -termosztátban zajlott. A felülúszó 51 Cr aktivitását gamma detektorban mértük. A radioaktivitás mértéke az elpusztult vörösvértestekből kiszabadult mennyiséggel, azaz a vörösvértestek számával, vagyis a killer-lymphocyta aktivitással volt arányos. Ezt viszonyítottuk egyrészt a hemolízis útján, az összes vörösvértest elpusztítása után mérhető maximális aktivitáshoz másrészt a lymphocyta-mentes supernatans-ban mérhető spontán aktivitáshoz. 16
Az eltérő laser (monochromatikus, lineáris polarizált, koherens) hullámhosszakat a látható tartományban 632.8 nm (HeNe, 10 mw) és infra-vörös tartományban működő 820 nm (GaAlAs, 50 mw) dióda laser-ekből nyertük. A besugárzási energiákat 0.5-8 Joule/cm 2 közötti tartományban változtattuk minden csoportban. A lymphocyta sejtek egészséges, valamint három eltérő diagnózisú betegcsoport véréből származtak: 1) hepatitis/cirrhosis hepatis, 2) malignus tumor, 3) diabetes mellitus. 1.2 A laser irradiáció T és B lymphocyta sejtek funkciójára gyakorolt hatását két betegcsoport szérumaiból szeparált sejteken tanulmányoztuk. Az egyik csoportban a (más gyógyeljárásra nem reagáló) laser kezeléssel eredményesen gyógyuló lábszárfekéllyel kezelt betegek voltak, a másik csoportban a (gyógyszerekre nem reagáló) inflammált Heberden arthrosis miatt ambuláns laser irradiációs kezelés alatt álló betegek (Péterfy Sándor utcai Kórház Rendelőintézet keretei között működő Országos Feladatolt Ellátó Laser Laboratórium szakrendelése). Nagylucskay módszerével gelatinban ülepítés után, centrifugálást és mosást követően egyforma mennyiségű (vékony rétegű) tápfolyadékban, standardizált sejtszám mellett végeztük a besugárzást 1-2-3 Joule/cm 2 energiákkal [94,127]. A laser hullámhosszak 632.8 nm (HeNe gáz-laser, 5 mw), 670 nm (10 mw), 690 nm (30 mw) látható tartományú, és az infravörös tartományban működő 830 nm (GaAlAs, 30 mw), valamint 1219 nm (30 mw) dióda laser-ekből nyertük. A kontroll lymphocyta sejtek azonos procedúrák során hasonló időtartamú természetes fény expozíciónak lettek kitéve. Az élő sejtek arányát a tripán-kék vitális festék felvételének arányával mértük. A T lymphocyta sejtek aktivitásának mértékét a spontán E-rozetta képződéssel jellemeztük (5 %-os birka vörösvérsejt szuszpenzióban 37 C-on történő 30 perces inkubációt követően). A T (CD4helper/CD8suppressor), a B és a "0" típusú lymphocyta sejtek tipizációjára direkt immuno-fluorescens technikát alkalmaztunk (a felszíni marker 17
prezentációt izo-tio-cianiddal jelölt monospecifikus immunszérum segítségével tettük láthatóvá). A spontán migrációs teszt (SMT) Parker-199 médiumban, hozzáadott antigén jelenléte nélkül zajlott. 2. Klinikai vizsgálatok 2.1. A tüdőben a külső munkakörnyezeti porbelégzés biológiai, immunológiai hatásainak morfológiai kimutatására röntgen és CT módszereket használtunk: Tartósan foglalkozási porártalomnak kitett 93 (53 férfi, 40 nő) dolgozó mellkasának röntgen (Országos Fodor József Közegészségügyi Intézet Országos Munkaegészségügyi Intézete OKI-OMFI) és HRCT vizsgálatát végeztük el. Az azbeszt-expozíció időtartamának átlaga 20.06 ±7.3843 év (5-30) volt. A feldolgozott esetekben az azbeszt ásvány főként amozit volt, változó arányban keverve krokidolittal és krizotillal. Konvencionális röntgentechnika: A por-expozícióban dolgozó egyénekről Odelca 100 x 100 ernyőfénykép (EF) szűrést követően hagyományos p.a. és 45 -ban, mindkét irányban elfordított félferde felvételek készültek, kiegészítve p.a. helyzetben 145 kv kemény sugár technikával az ILO (International Labour Organisation) technikai ajánlásai szerint. CT tehnika: A méréseket Siemens Somatom DRG-2 és Siemens Somatom/Plus4 készülékekkel, HRCT algoritmussal 10 mm távolságú szeletekben, 2 mm illetve 1 mm szelet vastagsággal, hanyatt fekvő helyzetben, mély belégzés stádiumában végeztük. A képek AGFA laser kamerával készültek. Amennyiben a nagyformátumú felvételek alapján szükségesnek látszott, a szeleteket bizonyos esetekben sűrűbben egymástól 3 mm-es távolságban készítettük. A hipervaszkularizáció/pangás 25 esetben a zavarta a fibrózis megítélését, ezért a rétegsorozatot hason fekvő helyzetben is megismételtük [8]. Így 48 alkalommal a fibrózis pontosabb megítélése miatt ki- és belélegzett állapotban egyaránt elkészítettük a rétegeket. A képrekonstrukció során a rétegeket és (1000 2000/ -700, -200 Hounsfield egység (HE) "tüdőablakkal" és (240 350/34 50HE) lágyrész ablakkal egyaránt néztük. Értékelés: Az EF + p.a. + mindkét ferde + keménysugár technika + HRCT sorozatok egy-egy vizsgált személyhez tartozó felvételeit három radiológus (M.Á., 18
N.L., P.M.) egymástól függetlenül értékelte és kódolta az ILO [57] etalon alapján. Eltérő vélemény esetén a közös megállapodás kódjai kerültek feldolgozásra. Az ILO "short" klasszifikációja szerint megállapított tüdőfibrózis súlyosságát és a HRCT-n látható fibrózist Hering [52] négystádiumos beosztásával egyeztettük [167]. 2.2 Porártalomnak nem kitett 101 olyan beteg HRCT vizsgálatát is elvégeztük, akiknél a klinikai kép, a tüdőben a röntgen-morfológiai jellemzők (apró gócos szórásos és/vagy finom köteges elváltozások), vagy a csökkent diffúziós kapacitás érték alapján felvetődött a diffúz infiltratív tüdőbetegség gyanúja. A betegek részletes kivizsgálása során mellkas röntgen, vérgáz, légzésfunkció (beleértve a diffúziós kapacitás vizsgálatot is), transbronchialis excisio és bronchoalveolaris lavage [27, 44] történt (S.E. Pulmonológiai Klinika). Minden betegnél végeztünk mellkas röntgent és HRCT-t, 60 betegnél diffúziós kapacitás vizsgálatot, 62 esetben légzésfunkció, vérgáz analízis és 51 esetben transbronchialis excisió is történt. Azoknál a betegeknél, akik nem adták beleegyezésüket a vizsgálatba, nem történt transbronchialis excisió, valamint azon betegekben sem, akiknél a dyspnoe mértéke, vagy egyéb ok miatt a vizsgálat ellenjavallt volt. A HRCT-n látott eltéréseket külön is összehasonlítottuk a transbronchialis tüdőbiopsziás minták hisztológiai eredményeivel a gyulladásos aktivitás és a fibrózis megítélése szempontjából. A 17 hónapos periódus alatt HRCT-vel vizsgált 101 beteg (55 férfi, 46 nő) átlagéletkora 50.3 (21-80) év volt. 2.3 A csont-ízületi vizsgálatok során alkalmazott technikák: Hagyományos röntgenfelvételi technika speciális beállításokkal: Egyik formája betekintő sacroiliacalis felvétel volt: mindkét oldali sacroiliacalis rést a beteg bal és jobb ferde testhelyzeteiben a film síkjával merőleges helyzetbe hozva hason fekvő helyzetben. Másik formájában a szokásosnál mélyebbre süllyesztett röntgen cső az asztal fölött 90 cm távolságban volt, így a divergáló sugár a divergáló helyzetű rést képezte le. A csukló- és a könyökízületek esetében típusos kétirányú felvételek készültek 110 cm fókusz film távolsággal. Izotóp csont scintigráfia: teljes test vizsgálat. Ezt kiegészítettük az izotóp dúsulás kvantitatív mérésével is a sacroiliacalis index formájában Pásztor módszere [157] alapján. (A sacroiliacalis ízületeket és a sacrum csontos állományának centrális 19
részét ROI [region of interest] computer technikával elkülönítve 3 állományként kijelölik, és az ízület/csont aktivitási arányokat számértékkel jellemzik). CT vizsgálat: Az ízületi rés szokványos CT vizsgálata Bartha [11] módszerével, szelet vastagság 5-10 mm. A HRCT rendszerében a finomabb kontúr léziók és strukturális rajzolat megjelenítésére is alkalmas eljárásokat alkalmaztuk: a mérési adatok felvétele és az adatok feldolgozása a nagyobb pontosság érdekében a szelet vastagság jelentős csökkentésével, a mérési projekciók számának növelésével és speciális képrekonstrukciós algoritmussal (él-kiemelő filter technikával) történt [104]. A radiológiai vizsgálatokba bevont betegek mellett a kontroll betegcsoport olyan egyéb ízületi panaszok miatt jelentkező, egyébként is radiológiai vizsgálatra kerülő betegekből alakult ki, akiknek sem vibrációs vagy túlnyomásban végzett munkával kapcsolatos munkaanamnézise nem volt, sem SNSA gyanúja nem merült fel, de kor- és nemek szerinti megoszlásuk összehasonlíthatók voltak. Ezen kontroll betegeket azonos képalkotó módszerekkel vizsgáltunk, mint a célcsoportot. A betegek első csoportjába sacroiliacalis fájdalmak miatt kivizsgálás alatt álló betegek tartoztak (n=25). Második csoportba azokat soroltuk, akiknek szisztémás ízületi megbetegedésük kivizsgálása kapcsán a sacroiliacalis érintettség igazolása, vagy kizárása a diagnosztikus kategorizálást segítette (n=25). A harmadik csoportban azok a betegek voltak, akik IBD miatt álltak kivizsgálás alatt, és esetleges extra-intestinalis manifesztációkat kerestünk (n=25). Negyedik csoportban más betegség (nem ízületi/nem IBD) miatt vizsgált betegek jelentettek kontroll csoportot, limitált scan számmal (n=25). A vizsgálómódszerek a sacroiliacalis ízület hagyományos röntgenfelvételei és HRCT vizsgálata mellett a 2. és 3. csoporton belül 25 esetben csont izotóp vizsgálattal egészültek ki. Az enterális kivizsgálás a 3. csoportban CT-enterográfia illetve fluoroszkópos naso jejunális szondás vékonybél feltöltés (enteroklysis) (n=25) útján történt. A gerinc kisízületek vizsgálata során részben a sacroiliacalis csoporttal azonos, részben más betegek vizsgálatai kerültek összehasonlításra. Ennek a betegcsoportnak az első csoportjába gerinc fájdalom miatt vizsgát betegek tartoztak (n=25). A második csoportba itt is azokat soroltuk, akiknek szisztémás ízületi megbetegedésük kivizsgálása 20
kapcsán a sacroiliacalis érintettség igazolása mellett, a diagnosztikus kategorizálást tovább segítendő, egyes kisízületeket is HRCT vizsgálattal leképeztünk (n=25). A harmadik csoportban megint csak azok a betegek voltak, akik gyulladásos bélbetegség (IBD) miatt álltak kivizsgálás alatt, és esetleges extra-intestinalis manifesztációkat kerestünk (n=25). A negyedik csoportban más betegség (nem ízületi / nem IBD / nem fájdalom-szindróma) miatt, hanem egyéb okból vizsgált betegek jelentettek kontroll csoportot, véletlenszerűen kiválasztott kisízületük vizsgálatával (n=25). A vizsgálómódszerek a (beteg által magával hozott) hagyományos röntgenfelvételek és az általunk végzett HRCT vizsgálatok (n=100) mellett a 2. és a 3. csoporton belül 25 esetben csont izotóp vizsgálattal egészültek ki. Az enterális kivizsgálás (a harmadik csoportban) CT enterográfia illetve fluoroszkópos naso jejunális szondás vékonybél feltöltés (enteroklysis) útján történt. A HRCT vizsgálatok Siemens DRG2 és Siemens-4-Plus típusú számítógépes rétegvizsgáló berendezésekkel készültek. A gantry döntése 0-20 volt, hanyatt fekvő helyzetben, a rés anatómiai helyzetének megfelelő síkra merőlegesen. A kilépő röntgensugár kollimációja (a rétegvastagság) 2 mm (kétes esetekben 1 mm) volt. A 2 mm-es rétegek között 1 mm-es kihagyások voltak. A jelsorozat mintavételének nagyobb sűrűsége (projekciók számának növelése) és élkiemelő filterrel a magas felbontású, úgynevezett csont-algoritmust alkalmazó magas részletgazdagságú képrekonstrukció, valamint a finom rajzolatot biztosító Agfa laser-imager együttesen biztosították a kellően részlet-gazdag képeket. Az ablak közepet és ablak szélességet a 1200 1500/200 500HE tartományban állítottuk be. A csuklóízületek HRCT vizsgálatát 56 betegnél (112 ízület) végeztük el, a betegek kiválasztása a következő szempontok alapján történt: ha negatív analóg röntgenkép és a pozitív klinikai tünet-együttes ellentmondó volt, ha panaszmentes egyéneknél röntgen szűrővizsgálattal morfológiai eltérés gyanúja merült fel, Kontroll csoportként (n=20) a nem vibrációs munkakörben foglalkoztatott csuklóízületi panaszok miatt vizsgáltak kerültek értékelésre. A csuklóízület konvencionális, horizontális ("axiális") metszési síkjai mellett direkt koronális és sagittális beállításokat is alkalmaztunk, és/vagy szekunder 21
multiplanáris postprocessing alapján állítottuk elő a kívánt többirányú metszeti képeket. Az abszolút abszorpciós értékekből (a képernyő szürkeskáláján) megjelenített beállítás a csont struktúrák megítéléséhez általában használatos aránylag széles sávban (1500/500HE) nyitott ablak technikával történt. A fekvő helyzetű egyének csuklójáról egyrészt lefelé fordított tenyérrel (pronációs helyzetben) haránt metszeti síkokban készültek a képek (egyszerre) mindkét csuklóról (a proximalis és distalis kéztőcsont-sort egy volumenben vizsgálva), másrészt direkt koronális és/vagy sagittális metszési síkokat is alkalmaztunk [18]. Valamelyik oldali os lunatum-ban sejtett szerkezeti eltérés miatt 24 esetben mindkét csuklótájék MRI vizsgálatára is sor került: Dr Karinger Kinga végezte Elscint GYREX V /0,5 T készülékkel (IMC). Az OKI-OMFI-ban jelentkezett 81 kéz-kar vibrációs szindrómá -ban megbetegedett férfi-munkás közül 20 olyan betegnél végeztük el mindkét könyök HRCT vizsgálatát, akiknél az analóg kétirányú felvételen osteochondritis dissecans/osteochondrosis gyanúja a röntgenvizsgálat során felmerült illetve negatív analóg röntgen vélemény mellett osteochondritis-re utaló klinikai tünetek-panaszok voltak. Ezek közül 4 esetben a csukló- és könyöktájékot egyaránt vizsgáltuk. A vállízület és a csípőízület más külső környezeti mechanikai ártalom foglalkozási megnyilvánulása: barotrauma/dekompressziós arthropathia/caissonbetegség gyanújával került vizsgálatra. Ilyen munkaanamnézissel 20 csípőízületi panaszos és 16 vállízületi panaszos beteg került be vizsgálati anyagunkba. A rötgenfelvételek értékelése mikroradiográfiás módszerrel, kétszeres optikai nagyítással történt. A HRCT kiértékelés első fázisában csak a morfológiai képet elemeztük. Véleményeinket az első értékelés után konszenzussá alakítottuk. Harmadik kiértékeléskor már a klinikai vizsgálati és laboratóriumi adatok valamint a munkaanamnézis adataival vetettük egybe a HRCT morfológiai képet és a kétirányú röntgenfelvételeket. A vizsgálatba olyan betegeket vontunk be, akiknél ellentmondás volt a pozitív munkaanamnézis, a normálisnak látszó röntgenfelvétel és a klinikai kép között. Összehasonlítottuk a jó technikai feltételekkel készített hagyományos röntgenfelvételeket (finom fókusz, részletgazdag leképezést biztosító finom felbontású erősítő ernyő és finom felbontású film) a HRCT képekkel. 22
Eredmények: I. Kísérletes vizsgálatok 1.1. Antitest Dependens Celluláris Cytotoxicitás (ADCC) reakcióval végzett kísérletek [99] 1) Egészséges egyénekből származó lymphocyta sejtek jelenlétében zajló ADCC reakciók a dózisok változtatása ellenére sem mutattak szignifikáns eltérést a hasonló körülmények között természetes fényhatásnak kitett kontrollokéhoz viszonyítva. 2) A hepatitis/cirrhosis hepatitis betegcsoportból származó lymphocyta sejtek jelenlétében zajló ADCC reakciók az alacsonyabb (1-2 Joule/cm 2 ) tartományban a) 30-40%-os csökkenést mutattak a hasonló körülmények között természetes fényhatásnak kitett kontrollokhoz viszonyítva. b) A lymphocyta sejtek reszuszpendációja nélkül (tehát nem a médium-gazdag "jó" körülmények között) végezve a besugárzást, ellentétes hatás: növekedés volt regisztrálható. 3) Daganatos betegekből származó lymphocyta sejtek jelenlétében zajló ADCC reakciók esetében általában a még alacsonyabb (1-1,5 Joule/cm 2 ) tartományban volt 15-20%-os csökkenés megfigyelhető (kivételt a lymphoma esetében regisztrált ellentétes előjelű válasz képezett.) A reszuszpendáció nélkül megsugarazott lymphocyta sejtek esetében itt is ellentétes irányú változás: növekedés volt regisztrálható (15%). 4) Diabetes mellitus esetében még alacsonyabb dózisok (0.5-1 Joule/cm 2 ) eredményeztek átlagosan 20%-os változást. 23
1.2. Laser irradiáció befolyása a T, B és 0 lymphocyta sejtek funkciójára [111] 1) A laser irradiáció mérhető változásokat okozott a lymphocyta sejtek funkciójában, míg a természetes fényhatásnak kitett lymphocyta sejtek esetében nem volt kimutatható hasonló eltérés. 2) A laser irradiáció által (természetes fényhez képest) okozott funkció-változások és az élő/nem élő sejtek aránya, nem mutattak párhuzamos jellegű összefüggést. Az élő sejtek aránya a lineárisan növekvő besugárzási dózisok ellenére a kontroll, besugárzást nem kapott lymphocyta sejtekhez viszonyítva csak enyhe csökkenést mutatott. Ez mind a közeli infra tartományú 1219 nm, 830 nm, mind a látható tartományú 690 nm hullámhosszúságú laser irradiációt követően kimutatható volt: Az élő sejtek aránya 93,5 93 92,5 92 91,5 91 90,5 90 89,5 89 88,5 Control 1 Joule 2 Joule 3 Joule 1 Joule 2 Joule 3 Joule 1 Joule 2 Joule 3 Joule Control 1219 nm 830 nm 690 nm 3) A vizsgált laser foton energiák alkalmazását követően egyértelműen változásokat lehetett mérni, legkifejezettebb mértékben a 3 joule/cm 2 energia esetében. A kontroll sejtek nem mutattak értékelhető változást. Mindhárom vizsgált hullámhosszúságú laser fény biológiai hatással volt az immun-kompetens sejtekre. A 0 lymphocyta sejtek (ezen belül vannak az NK sejtek esetében a 1219 nm és a 690 nm erősebb biológiai hatást eredményezett (maximális hatás 3 Joule/cm 2 esetében volt), mint a 830 nm hullámhossz esetében: 24
185 180 175 170 165 160 155 150 145 Laser irradiáció hatása "0" Lymphocyta sejtekre Contr 1 J 2 J 3 J 1 J 2 J 3 J 1 J 2 J 3 J Control 1219 830 690 4) A laser irradiációnak mindhárom vizsgált hullámhossz esetében volt kimutatható hatása a kontroll sejtekhez viszonyítva a lymhocyta sejtek aktivitására. Ez változás a hullámhossz függvényében eltérő irányban hatott. A magasabb frekvenciájú fotonok (a látható tartományban: 630 nm hullámhossz esetében csökkenését okoztak, míg az alacsonyabb frekvenciák (a közeli infravörös tartományban a 1219 nm és a 830 nm hullámhosszon) növelték az E-rozetta képződéssel mért sejt aktivitást. A laser irradiációt követően mért funkció változások iránya nem volt egyforma. Aktivált lymphocyta sejtek 2500 Control 2000 1500 1000 1219 830 500 0 690 Contr 1 J 2 J 3 J 1 J 2 J 3 J 1 J 2 J 3 J 25
5) Legmeggyőzőbb eredményeink a SMT esetében jelentek meg, itt volt legkisebb a standard deviáció mértéke. Ebben a kísérlet sorozatban a 2 Joule/cm 2 dózis volt a leghatásosabb. Minden vizsgált hullámhosszúságú laser besugárzás esetében lényegesen erősebb volt a migráció inhibiciós hatás, mint természetes fény esetében. Legkifejezettebb mértékű a 690 nm besugárzás hatása volt. A spontán migráció-inhibíciós teszt (SMT) esetében mindhárom hullámhosszúságú besugárzás egyaránt erősen növelte a migráció-gátló hatást okozó lymphokin termelődést a kontroll (nem besugárzott, de természetes fényhatásnak kitett) sejtekhez képest. Azonos dózis tartományban a legerősebb funkcionális hatást a 690 nm látható hullámhosszúságú laser fény okozta. Ez a hatás már 2 Joule/cm 2 esetében maximális volt, azaz nagyobb volt a hatás, mint 1 Joule/cm 2 és 3 Joule/cm 2 esetében. Ezzel szemben 830 nm és 1219 nm alkalmazásakor a növekvő dózisokhoz rendelhető hatások közel lineárisak voltak, azonban egymással ellentétes irányúak: Migrációs terület nagysága 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Control 1219 830 690 Contr 1 J 2 J 3 J 1 J 2 J 3 J 1 J 2 J 3 J 26
II. Klinikai vizsgálatok A tüdő intersticiumban zajló intersticiális gyulladás és a pleurális reakció képi megjelenítésének új eredményei: A környezeti ártalom és/vagy immunológiai folyamatok következtében kialakult gyulladás és fibrózis a vizsgált beteganyagban a HRCT-sorozaton minden olyan esetben ábrázolható volt, amikor valamelyik hagyományos röntgentechnikával készült felvételen volt észlelhető elváltozás. Ezért mind a tüdőfibrózis, mind a pleurális hyalinosis [135] megítélésére a HRCT-vizsgálathoz viszonyítottuk a többi vizsgálati technika eredményességét (1. kép). 1. kép A HRCT részletgazdagsága (bal oldali kép)jelentősen meghaladja a szokványos CT lehetőségeit (job oldali kép). 27
Az inhalált azbeszt-szálak okozta intersticiális gyulladás (2. kép) kimutatásának eredményei [97, 112]: 1. táblázat: Az expozíciónak kitett populációban talált fibrózisok: n = 93 Tüdő fibrózis pneumokoniózisok # / # exponáltak Azbesztózis 38 / 53 Szilikózis 10 / 18 Sziderózis 2 / 3 Keményfémpor koniózis 6 / 6 Talkózis 1 / 1 Kevert por pneumokoniózis 5 / 5 Fibrózis összesen 62 / 93 Fibrózis-mentes 31 / 93 2. kép. Girland szrű curvilinear fibrózis azbesztózisban. Az inhalált azbeszt-szálak okozta intersticiális gyulladás megjelenítésének képi eredményei alapján a fibrózis korai kimutatásában szignifikánsan érzékenyebb módszer a HRCT, mint a hagyományos röntgenfelvétel, vagy a szokványos CT vizsgálat. 28
Az azbeszt szálak okozta pleurális gyulladásos reakciók (3. kép) és daganatos elváltozások (4. kép) megjelenítésének eredményei [162]: 3. kép. Azbeszt eredetű pleurális plakk a rekeszi felszínen meszesedéssel. 4.kép Mesothelioma azbesztózis miatt obszerbvált betegben. 2. táblázat: Az azbeszt exponáltak mellhártya eltéréseinek megoszlása n = 53 Pleurális eltérések Pleurális plakkok 31 / 53 Elmeszesedett plakkok 7 / 53 Mesothelioma 2 / 53 Összesen 40 / 53 A 93 személy vizsgálatának eredményei azt mutatják, hogy a mellkas hagyományos röntgenfelvétele és a HRCT között 34 esetben volt eltérés: 1) HRCT 8/93 esetben mutatott enyhe fibrózist (s1/2 - s2/1) azokban az esetekben, amikor a hagyományos mellkas felvétel normális képet mutatott (ál-negatív). 2) HRCT nem igazolt tüdő fibrózist 4/93 olyan esetben, amikor az (ál-pozitív) hagyományos mellkas felvétel enyhe (s1/1-s1/2) fibrózisra utalt. 3) HRCT nem igazolt eltérést 11/93 olyan esetben, amikor a hagyományos mellkas felvételen a fibrózis kétséges volt (valódi negatív). 29
4) HRCT pleura plakkokat mutatott 31/53 azbeszt exponált egyén esetében (valódi pozitív), azonban 5) hagyományos mellkas felvétel csak 20/53 esetben volt pozitív, tehát 11 esetben a HRCT olyan eltérést mutatott ki, ami nem ábrázolódott az (ál-negatív) hagyományos mellkas felvételen. A mellkas felvétel és a HRCT együttesen összesen 82/93 egyén esetében igazolt morfológiai eltéréseket: 38 azbeszt expozícióra visszavezethető elváltozást, az 53 azbeszt exponált egyén (19 férfi, 34 nő) között, szilikózist 10/18 férfi esetében, sziderózist 10/18 férfi esetében. A 6 keményfém porral exponált nő dolgozó esetében mindegyiküknél megbetegedés volt igazolható. Egy talkum exponált egyénnél is pozitív volt az eredmény. Kevert por belégzés miatt két betegnél szilikózis, egynél sziderózis, kettőnél pedig karborund koniózis került megállapításra [159]. Az egyéb diffúz infiltratív tüdőbetegségekkel kapcsolatos beteganyagunkban az alábbi megoszlási értékeket találtuk: 30
3. táblázat: A DIFFÚZ INFILTRATIV TÜDŐBETEGSÉGEK ETIOLÓGIAI MEGOSZLÁSA BETEGANYAGUNKBAN (n=101) Kórképek: Esetszám: Százalék: - Idiopátiás tüdőfibrózis 19 19 - Autoimmun rendszerbetegség 18 18 (SLE, reumatoid arthritis, Sjögren syndroma, stb.) - Boeck sarcoidosis 18 18 - Tuberkulózis 16 16 - Gyulladás 12 12 - Pneumokoniózis (szilikózis) 4 4 - SLE + tuberkulózis 4 4 - Pulmonalis metastasis 3 3 - Alveolaris proteinosis 2 2 - Cardialis dekompenzáció 2 2 - Pulmonalis hemosziderózis 1 2 - Tuberkulózis + tumor 1 1 - Tuberkulózis + immunbetegség 1 1 - Tüdő-carcinoma 1 1 (lymphangitis carcinomatosa) Előfordultak értékelésünk során olyan esetek is, amikor több kórforma együttes megjelenését is igazolni lehetett (SLE + tuberkulózis négy esetben, immunbetegség + tuberkulózis egy esetben, tumor + tuberkulózis egy esetben). Egy további esetben a mellkas röntgenfelvételen látható gócos elváltozás ellenére sem tudtunk kimutatni HRCT-n elváltozást, a betegnél a röntgen eltérést kardiális dekompenzáció okozta és diuretikus kezelés mellett a mellkas röntgen kép is negatívvá vált. A beteganyagunk HRCT vizsgálata során észlelt jellegzetes mintázatok megoszlását és gyakoriságát a 4. táblázatban részleteztük [105]. 31