Spis treści
- W SKRÓCIE
- Wprowadzenie
- Nos jako klimatyzator
- Nieżyt nosa wywołany zimnym powietrzem w warunkach doświadczalnych – mechanizmy patofizjologiczne
- Bodziec inicjujący reakcję nosa na zimne powietrze – wysuszanie kontra ochłodzenie
- Dysfunkcja błony śluzowej jako pierwotna przyczyna nieżytu nosa wywołanego zimnym powietrzem
- Wnioski
W SKRÓCIE
Nieżyt (zapalenie błony śluzowej) nosa wywołany zimnym powietrzem często występuje u osób z przewlekłym alergicznym i niealergicznym nieżytem nosa oraz u tych, u których nie stwierdzono przewlekłej choroby nosa. Charakteryzuje się on wyciekiem wodnistej wydzieliny z nosa, przekrwieniem błony śluzowej nosa i uczuciem pieczenia, które pojawia się w ciągu kilku minut od momentu ekspozycji na zimne powietrze, zaś
ustępuje po jej zakończeniu. Objawy te można odtworzyć eksperymentalnie, wprowadzając zimne powietrze do nozdrzy. Za pomocą tej metody wykazano związek pomiędzy aktywacją komórek tucznych i stymulacją nerwów czuciowych a rozwojem objawów nieżytu nosa. Wynikiem pobudzenia nerwów czuciowych jest odruch cholinergiczny, który prowadzi do powstania wycieku z nosa, dlatego w leczeniu nieżytu nosa wywołanego zimnym powietrzem skuteczne są leki cholinolityczne. Wyniki badań doświadczalnych wskazują, że osoby z nadwrażliwością na zimne powietrze mogą mieć upośledzoną zdolność do uzupełniania ubytku wody spowodowanego ekspozycją na zimne powietrze. W związku z tym objawy nieżytu nosa wywołanego zimnym powietrzem mogą wynikać z aktywacji mechanizmów kompensacyjnych, mających na celu przywrócenie homeostazy błony śluzowej.
Wprowadzenie
Reakcja górnych dróg oddechowych na zimne powietrze budzi zainteresowanie nie tylko jako problem kliniczny, ale także ze względu na powiązanie górnych i dolnych dróg oddechowych oraz hipotezę, że strukturalnym i funkcjonalnym podobieństwom pomiędzy błoną śluzową nosa i oskrzeli odpowiada podobna patofizjologia. 1 Reakcja błony śluzowej nosa na zimne powietrze może zatem posłużyć jako model podczas badań nad astmą wysiłkową lub wywołaną przez zimne powietrze, ponieważ są to zjawiska powszechne u chorych na astmę. 2 Dotychczas nie badano jednak związku pomiędzy nasileniem reakcji na zimne powietrze zachodzącej w obrębie nosa i w dolnych drogach oddechowych. W jednym badaniu wykazano jedynie, że u chorych na astmę reakcja błony śluzowej nosa na zimne powietrze jest silniejsza niż u chorych na przewlekły nieżyt nosa. 3
Nieżyt nosa wywołany zimnym powietrzem opisywany jest jako występowanie objawów zapalenia błony śluzowej nosa w czasie ekspozycji na zimno. Główne z nich to wyciek z nosa i przekrwienie błony śluzowej nosa, którym często towarzyszy uczucie pieczenia wewnątrz jamy nosowej. Objawy nasilają się w czasie wietrznej pogody. Wodnisty wyciek i przekrwienie błony śluzowej nosa często pojawiają się podczas jazdy na nartach; tzw. nos narciarza. 4 Osoby z nadwrażliwością błony śluzowej nosa na zimno mogą mieć atopię lub jej nie mieć. Ekspozycja na zimne powietrze może być jedyną przyczyną wyzwalającą objawy nosowe.
Częstość występowania tej choroby nie została dokładnie ustalona. W badaniu przeprowadzonym w latach 1980-1981 wśród 912 paryskich policjantów problem ten zgłosiło 5,4% osób. 5 Na podstawie bazy danych zawierającej informacje o 206 chorych z całorocznym alergicznym nieżytem nosa i 150 z sezonowym alergicznym nieżytem nosa w wieku 18-55 lat oceniono, że zimne powietrze wywołuje objawy odpowiednio u 55% i 28% osób. 6 Wyniki te sugerują, że nieżyt nosa wywołany zimnym powietrzem występuje częściej u osób z innymi chorobami błony śluzowej nosa.
Nasza hipoteza zakłada, że reakcja błony śluzowej nosa na zimne powietrze jest końcowym spośród wielu mechanizmów kompensacyjnych, mających na celu utrzymanie homeostazy, a więc odpowiedniej temperatury i nawilżenia błony śluzowej nosa. Wynika z tego, że indywidualna wrażliwość na zimne powietrze zależy od wydolności mechanizmów utrzymujących wilgotność i temperaturę błony śluzowej.
Nos jako klimatyzator
Głównym zadaniem nosa jest nawilżanie i ogrzewanie wdychanego powietrza. Podejmowano wiele różnych prób monitorowania tych funkcji. Ostatnio opracowano sondę, która mierzy temperaturę przepływającego powietrza i wilgotność względną w jamie nosowo-gardłowej. 7 Badania przeprowadzone za pomocą tego urządzenia potwierdziły niezwykłą zdolność klimatyzacyjną ludzkiego nosa i dostarczyły wielu ważnych informacji. 7 Podczas wdychania przez nos powietrza o temperaturze poniżej 0°C i przy wysokim przepływie (20 l/min) przeciętna temperatura powietrza przepływającego przez jamę nosowo-gardłową wynosi 26°C, ale może dochodzić do 30°C. Wilgotność względna powietrza wynosi ok. 100%, niezależnie od temperatury i prędkości przepływu wdychanego powietrza. Temperatura natomiast zmienia się w zależności od temperatury i prędkości przepływu powietrza wdychanego przez nozdrza. Jeśli wilgotność względna jest stała, to zmiany temperatury oznaczają zmianę bezwzględnej zawartości wody w powietrzu (wilgotność bezwzględna). Odejmując od zawartości wody w jamie nosowo-gardłowej zawartość wody we wdychanym przez nozdrza powietrzu, otrzymamy wartość gradientu wilgotności bezwzględnej, która jest miernikiem zdolności klimatyzacyjnej ludzkiego nosa. Gradient wilgotności bezwzględnej nie zależy od oporu dróg nosowych dla przepływającego powietrza, objętości jamy nosowej, temperatury błony śluzowej czy temperatury ciała. Oznacza to, że zdolność do nawilżania wdychanego powietrza związana jest wyłącznie z błoną śluzową nosa. Inna grupa badaczy, stosując podobną metodologię, wykazała, że proces klimatyzacji najdynamiczniej zachodzi w przedniej części jamy nosa. 8
Kiedy nos ogrzewa i nawilża wdychane powietrze, błona śluzowa traci ciepło i wodę. Ubytek ciepła następuje nie tylko podczas procesu ogrzewania, ale także w wyniku nawilżania, ponieważ parowanie wody wymaga ciepła. W temperaturze pokojowej, przy przeciętnej wilgotności względnej i zwykłym rytmie oddychania podstawowe funkcje błony śluzowej zabezpieczają ją przed nadmierną utratą ciepła i wody. Kiedy temperatura otoczenia znacząco spada, wilgotność bezwzględna wdychanego powietrza jest niższa (np. powietrze o temperaturze 20°C i 50% wilgotności względnej zawiera więcej wody niż powietrze o temperaturze 0°C i 100% wilgotności względnej). Błona śluzowa nosa jest wówczas narażona na większe straty wody i ciepła podczas przystosowywania wdychanego powietrza, dlatego musi aktywować mechanizmy kompensacyjne niezbędne do utrzymania jej homeostazy. Przyspieszona częstość oddechów, np. podczas uprawiania sportów zimowych, znacząco zwiększa utratę wody i ciepła, co nasila proces kompensacyjny.
Zdolność błony śluzowej nosa do ogrzewania i nawilżania wdychanego powietrza w dużym stopniu może wiązać się z jej strukturą i funkcją. W gęstej, podnabłonkowej sieci naczyń włosowatych znajdują się fenestracje skierowane do światła dróg oddechowych. 9 Prawdopodobnie stanowią one źródło ciepła i wody, ale ich rola nie została dotychczas w pełni poznana. Na zdolność klimatyzacyjną nosa może wpływać również układ żylny zatok obocznych nosa, który wypełniając się krwią zwiększa powierzchnię wymiany ciepła i wody. 10 Opinię tę potwierdziły badania, które wykazały, że podawane miejscowo substancje zwężające naczynia obniżają temperaturę błony śluzowej nosa 11 oraz temperaturę powietrza przepływającego przez część ustną gardła. 12 Błona śluzowa nosa zawiera dużą liczbę gruczołów surowiczo-śluzowych (Tos 13 szacuje ich liczbę na ok. 45 tys.), ale ich rola w nawilżaniu wdychanego powietrza nie została do końca poznana. Ponad 50 lat temu Ingelstedt i Ivstam 14 wykazali, że względna wilgotność wdychanego powietrza w części krtaniowej gardła zmniejsza się po ogólnoustrojowym podaniu 1 mg atropiny. Z kolei Assanasen i wsp., 15 używając opisanej wyżej sondy do pomiaru temperatury i względnej wilgotności, udowodnili, że po miejscowym zastosowaniu bromku ipratropium zdolność nosa do nawilżania i ogrzewania powietrza poprawia się nawet podczas wysokiego (20 l/min) przepływu. Dzieje się tak mimo zmniejszenia odpowiedzi wydzielniczej po zakończeniu ekspozycji na zimne powietrze.
Niezbędna do nawilżania woda najprawdopodobniej podlega transportowi biernemu przez połączenia śródnabłonkowe dzięki ciśnieniu osmotycznemu wytwarzanemu w szczytowej warstwie nabłonka. W normalnych warunkach w czasie wdechu, podczas przechodzenia wody ze stanu ciekłego w stan gazowy (para wodna) wytwarzane są prawdopodobnie niewielkie gradienty osmotyczne. 16 Powstawaniu ciśnienia osmotycznego zapobiega absorpcja jonów sodowych przez nabłonek. Jeżeli z powodu wzmożonego przepływu powietrza lub jego niskiej temperatury parowanie wody zwiększa się, płyn okołorzęskowy staje się hipertoniczny, co prowadzi do zmniejszenia absorpcji sodu przez komórki nabłonka, a następnie do pobudzenia wydzielania chlorków. 17 W ten sposób transport wody do płynu okołorzęskowego zwiększa się i homeostaza zostaje przywrócona. Wydzielanie jonów chlorkowych przez nabłonek zwiększają substancje pobudzające syntezę cyklicznego adenozynomonofosforanu (cAMP). Należą do nich agoniści receptorów α2- i β-adrenergicznych oraz prostaglandyny (PG) E1, E2 i F2a. Podobne działanie mają bradykinina, adenozyna, główne białko zasadowe eozynofili, substancja P i substancje uwalniane przez komórki tuczne. 18, 19 Pobudzenie nerwów współczulnych i receptorów dla tachykinin oraz proces zapalny błony śluzowej mogą zwiększyć wydzielanie jonów chlorkowych, czego wynikiem jest dyfuzja wody w kierunku światła dróg oddechowych. Indukowana metacholiną wydzielina z nosa jest hiperosmolarna (ok. 340 mOsm/kg wody) 20 , a acetylocholina w warunkach in vitro powoduje znaczne wydzielanie jonów sodowych i chlorkowych. 17 Te obserwacje sugerują, że na skutek stymulacji cholinergicznej również wytwarzane jest ciśnienie osmotyczne, dzięki któremu dochodzi do dostarczenia wody na powierzchnię dróg oddechowych.
Powyższe informacje znajdują potwierdzenie w badaniach przeprowadzonych in vivo. Assanasen i wsp. 21 za pomocą opisanego wcześniej systemu monitorowania klimatyzacyjnych funkcji nosa wykazali, że u osób z alergicznym nieżytem nosa po 24 h od zastosowania donosowej próby prowokacyjnej z alergenem wzrasta zdolność do nawilżania wdychanego powietrza. Ta obserwacja została następnie potwierdzona u osób z całorocznym alergicznym nieżytem nosa. 22 W innym badaniu wykazano, że podawanie przez 2 tygodnie donosowo glikokortykosteroidów osobom z alergicznym nieżytem nosa zmniejsza zdolność nosa do nawilżania wdychanego powietrza. 23 Nie znamy jeszcze konsekwencji tego zjawiska, możliwe jednak, że zmniejszenie gradientu wilgotności w wyniku miejscowego podawania glikokortykosteroidów powoduje zimą krwawienia z nosa (częste działanie niepożądane).
Nieżyt nosa wywołany zimnym powietrzem w warunkach doświadczalnych – mechanizmy patofizjologiczne
Model donosowej próby prowokacyjnej z użyciem zimnego i suchego powietrza powstał ponad 20 lat temu. 24 Polega na jednokierunkowym wdychaniu powietrza (wdech przez nos, wydech przez usta) o temperaturze poniżej 0°C w tempie 26 l/min przez 15 min. Przed tą czynnością oraz po jej zakończeniu uczestnicy badania oceniają objawy nosowe na wizualnej skali analogowej i przechodzą płukanie nosa. Płyn pochodzący z płukania może służyć do pomiaru stężenia mediatorów zapalnych i innych biomarkerów. Dodatkowo można wykonać analizę komórkową i pomiar osmolarności płynu. Kontrola ujemna polega na zastosowaniu powietrza o tym samym przepływie i temperaturze 37°C oraz 100% wilgotności względnej.
Przeprowadzona w ten sposób próba prowokacyjna dostarcza istotnych informacji na temat patofizjologii nieżytu nosa wywołanego zimnym powietrzem i uwidacznia różnice w badanych grupach. W grupie osób, u których wcześniej występowały epizody nieżytu nosa, próba prowokacyjna z zimnym powietrzem powoduje objawy w postaci wodnistego wycieku z nosa, przekrwienia błony śluzowej nosa i uczucia pieczenia. Z kolei wśród osób, u których podczas naturalnej ekspozycji nie występują objawy choroby, nie zaobserwowano ich także w czasie próby prowokacyjnej. W pierwszej grupie popłuczyny z nosa uzyskane po trwającej 10 min próbie prowokacyjnej zimnym powietrzem zawierały zwiększone (w porównaniu z poziomem wyjściowym) stężenie markerów aktywacji komórek tucznych, w tym histaminy, PGD2 24 i tryptazy. 25 Zaobserwowano również wyższe stężenia biomarkerów aktywacji gruczołów błony śluzowej i wynaczynienie osocza (np. lizozymy i albuminy). W grupie, w której po próbie prowokacyjnej zimnym powietrzem nie wystąpiły objawy, nie zanotowano również zmian w składzie popłuczyn z nosa. Wdychanie ciepłego, wilgotnego powietrza nie spowodowało wystąpienia objawów (lub były one znikome) ani zmiany składu popłuczyn.
W późniejszych badaniach zauważono, że wdychanie zimnego powietrza pobudza nerwy czuciowe i wzbudza cholinergiczny odruch wydzielniczy. 26 Gdy próbę prowokacyjną wykonuje się w obrębie jednego nozdrza, wydzielanie zwiększa się w obu nozdrzach. Zastosowanie miejscowego środka znieczulającego do nozdrza objętego próbą powoduje, że przeciwstronny odruch jest słabszy, taki sam efekt uzyskuje się po podaniu atropiny do przeciwstronnego nozdrza. Atropina zmniejsza spowodowany zimnym powietrzem wyciek z nosa, stężenie biomarkerów odpowiedzi wydzielniczej, nie wpływa natomiast na obrzęk błony śluzowej nosa, stężenie markerów aktywacji komórek tucznych czy wysięk osocza, 27 co wskazywałoby, że odruch cholinergiczny nie jest jedynym mechanizmem odpowiedzialnym za reakcję nosa na zimne powietrze.
Nie wiadomo, jakie jest kliniczne znaczenie zachodzącej podczas tego procesu aktywacji komórek tucznych. Stosowane miejscowo leki przeciwhistaminowe, które zapobiegają wystąpieniu, spowodowanych obecnością antygenu, objawów reakcji alergicznej, nie są skuteczne w przypadku reakcji błony śluzowej nosa na zimne powietrze. 28 Donosowe podawanie przez siedem dni glikokortykosteroidów, które hamują objawów i uwalnianie mediatorów ostrej reakcji alergicznej w błonie śluzowej nosa, nie zmniejszyło objawów nadwrażliwości na zimno. Doprowadziło to natomiast do zahamowania wzrostu stężenia histaminy w wydzielinie błony śluzowej nosa. 29
Wynika z tego, że reakcja na zimne powietrze nie jest spowodowana aktywacją komórek tucznych, ale głównie stymulacją nerwów czuciowych w błonie śluzowej nosa oraz komórek efektorowych, przeważnie cholinergicznych. Reakcję na zimne powietrze można złagodzić, wielokrotnie podając donosowo kapsaicynę, która spowoduje dysfunkcję tachykininowych nerwów czuciowych (włókna C). 30 Wodnisty wyciek z nosa u narciarzy redukują leki cholinolityczne. 4
Bodziec inicjujący reakcję nosa na zimne powietrze – wysuszanie kontra ochłodzenie
Czy bodźcem wywołującym reakcję błony śluzowej nosa na zimne powietrze jest utrata wody czy ciepła? A może reakcję tę może powodować większy przepływ zimnego powietrza? Druga możliwość jest mało prawdopodobna, ponieważ wielkość przepływu przez jamy nosa powietrza ciepłego i wilgotnego jest taka sama jak powietrza zimnego, a u osób z nadwrażliwością na zimne powietrze powoduje ono najwyżej niewielkie objawy.
Biorąc pod uwagę znaczny ubytek ciepła i wody w błonie śluzowej nosa podczas oddychania zimnym powietrzem, oczywistymi bodźcami wyzwalającymi jej reakcję, które należy wziąć pod uwagę, są hiperosmolarność i obniżenie temperatury. Spór dotyczący roli tych bodźców obejmuje ich udział w wywoływaniu napadów astmy wysiłkowej, w przypadku której ciepłe i wilgotne powietrze osłabia skurczową reakcję oskrzeli, a zimne ją potęguje. 31, 32 Hiperwentylacja zimnym powietrzem może bowiem wywołać skurcz oskrzeli nawet przy braku aktywności fizycznej.
Utrata ciepła i utrata wody są ze sobą powiązane. Ogrzewanie powietrza w jamach nosa powoduje obniżenie temperatury błony śluzowej, równocześnie zachodzi proces nawilżania powietrza; wskutek parowania wody zmniejsza się jej zawartość w błonie śluzowej, co może prowadzić do wzrostu osmolarności. Wymagające znacznych ilości ciepła parowanie wody zwiększa jego utratę, a tym samym potęguje efekt chłodzenia.
Podczas oddychania zimnym powietrzem temperatura błony śluzowej nosa zmniejsza się znacznie. Wyjściowa temperatura błony śluzowej części nosowo-gardłowej wynosi 32°C. Przy jednokierunkowym przepływie (wdychanie przez nos, wydychanie przez usta) zimnego powietrza (–5°C) o prędkości 20 l/min w ciągu 8 min temperatura ta może zmniejszyć się do 23°C. 15 Czy chłodzenie błony śluzowej może doprowadzać do patofizjologicznego zjawiska obserwowanego w czasie donosowej próby prowokacyjnej?
W niskiej temperaturze komórki tuczne mają zmniejszoną zdolność aktywacji. Najkorzystniejsza temperatura dla komórek tucznych płuc i jelit to 37°C, dla komórek tucznych skóry 32°C. 33 Ochłodzenie błony śluzowej może spowodować aktywację czuciowych zakończeń nerwowych. Jako receptory zimna zidentyfikowano kanały kationowe. 34, 35, 36 Są to kanały TRPM8 (transient receptor potential melastatin 8) i TRPA1 (TRP ankyrin-like 1). Pierwsze z nich są aktywowane przez niewielkie ochłodzenie i odpowiadają za uczucie chłodu wywołane przez aplikację mentolu, drugie uważane są za nocyreceptory. 37 Receptory te zostały zidentyfikowane u gryzoni na włóknach czuciowych nerwu trójdzielnego, nie wiemy jednak, czy znajdują się one także w zakończeniach nerwów czuciowych ludzkiego nosa. U zwierząt receptor TRPA1 jest ściśle powiązany z przylegającym receptorem TRPV1 38 wrażliwym na ciepło i kapsaicynę, który prawdopodobnie występuje w nerwach czuciowych błony śluzowej nosa u ludzi.
Pod koniec próby prowokacyjnej u osób nadwrażliwych na zimne powietrze zwiększa się osmolarność wydzieliny nosa, efekt ten nie występuje u osób, które nie są wrażliwe na zimno. 20, 39
W testach in vitro przeprowadzonych u ludzi w wyniku ekspozycji komórek tucznych płuc na środowisko hiperosmolarne następuje ich aktywacja i uwolnienie mediatorów. 40 Wprowadzenie hiperosmolarnego roztworu mannitolu do nosa powoduje uwalnianie histaminy i prostaglandyny D2 (są obecne w popłuczynach z nosa) oraz aktywację komórek tucznych w warunkach laboratoryjnych, 41 nie udało się jednak wykryć obecności uwalnianej z komórek tucznych tryptazy. 25 Aktywację komórek tucznych uzyskano również, podając mannitol w formie proszku do inhalacji dolnych dróg oddechowych. W porównaniu z osobami, u których nie wystąpiła nadwrażliwość na zimne powietrze, u osób z nadwrażliwością zaobserwowano wzmożoną reakcję na próbę prowokacyjną z użyciem hiperosmolarnego roztworu mannitolu. 42
Hiperosmolarny roztwór z pewnością może aktywować nerwy czuciowe nosa. Sanico i wsp. 43 na błonę śluzową przegrody jednego nozdrza nakładali na 1 min bibułkę filtracyjną o średnicy 10 mm nasączoną 50 μl 5,13 mol/l roztworu soli, co wywoływało obustronną reakcję wydzielniczą. Gdy taką procedurę poprzedzono podaniem lidokainy do objętego próbą nozdrza, reakcja wydzielnicza w nim się zmniejszyła, a w nozdrzu przeciwstronnym uległa niemal całkowitej redukcji. Hipertoniczny roztwór prawdopodobnie aktywował nocyreceptory wrażliwe na kapsaicynę. Roztwór osmotyczny zadziałał na nieselektywne kanały kationowe TRPV1, 44 które są również receptorami kapsaicyny wrażliwymi na ciepło. 45 Przeprowadzona w celu poparcia tej koncepcji donosowa próba prowokacyjna z hipertonicznym roztworem spowodowała uczucie pieczenia, a powtarzana aplikacja kapsaicyny na błonę śluzową nosa zmniejszała reakcję na hipertoniczny roztwór soli fizjologicznej. 43 Pobudzenie nerwów czuciowych przez hiperosmolarny roztwór prowadzi nie tylko do wytworzenia ogólnych odruchów, (np. przeciwstronna reakcja wydzielnicza), ale także do uwolnienia neuropeptydów zapalnych. Baraniuk i wsp. 46 udowodnili, że w trakcie reakcji wydzielniczej nosa po prowokacji hiperosmolarnym roztworem soli fizjologicznej uwalniana jest substancja P.
Teoretycznie za reakcję błony śluzowej nosa na zimne powietrze może odpowiadać zarówno utrata wody, jak i ciepła. Jak dotąd wiele dowodów przemawia za tym, że kluczowym bodźcem jest utrata wody (hipertoniczność). Możliwe, że znaczenie obu czynników jest zbliżone, a przewaga jednego z nich zależy od indywidualnych predyspozycji organizmu.
Dysfunkcja błony śluzowej jako pierwotna przyczyna nieżytu nosa wywołanego zimnym powietrzem
Dlaczego nieżyt nosa wywołany zimnym powietrzem występuje tylko u niektórych osób? Częste przekonanie, że problem ten dotyczy wszystkich ludzi jest błędne. Przy niskiej temperaturze otoczenia wydychane nosem powietrze szybko się oziębia, a zawarta w nim para wodna skrapla się, wywołując wrażenie cieknącego nosa. Reakcja nosa na zimne powietrze obserwowana podczas próby prowokacyjnej jest zjawiskiem odmiennym. Nie dochodzi wówczas do skroplenia pary wodnej, ponieważ zimne powietrze jest wdychane przez nos, a wydychane przez usta.
Wśród osób, u których zimne powietrze wywołuje nieżyt nosa, można wyodrębnić dwie grupy: w pierwszej nadwrażliwość na zimne powietrze występuje obok innych dolegliwości ze strony nosa (np. przewlekłego nieżytu nosa), w drugiej jest jedynym objawem. Więcej niż 50% osób z całorocznym alergicznym nieżytem nosa uważa zimne powietrze za czynnik wyzwalający objawy, 6 a reakcja na próby prowokacyjne z użyciem zimnego powietrza jest u nich silniejsza niż u osób zdrowych. Co ciekawe, osoby z astmą i alergicznym nieżytem nosa są bardziej wrażliwe na próbę prowokacyjną zimnym powietrzem niż osoby chorujące tylko na alergiczny nieżyt nosa. 3 Częstość występowania wrażliwości na zimne powietrze w nieżycie nosa o innym podłożu niż alergiczne nie jest znana. Zarówno u pacjentów z alergicznym, jak i nielaergicznym nieżytem nosa zaobserwowano zwiększoną reakcję na próbę prowokacyjną zimnym powietrzem w porównaniu z grupą osób zdrowych. 47
Z powyższych obserwacji można by wyciągnąć wniosek, że wywołany zimnym powietrzem nieżyt nosa odzwierciedla rodzaj nieswoistej nadreaktywności ze strony błony śluzowej nosa. Stosunkowo niewielki wzrost osmolarności lub nieznaczne obniżenie temperatury błony śluzowej powodują jej silną, objawową reakcję w celu przywrócenia homeostazy błony śluzowej i ochrony nabłonka przed uszkodzeniem. Reakcja błony śluzowej nosa na histaminę, uważaną za wiarygodny miernik nadreaktywności błony śluzowej nosa, jest jednak taka sama u osób z nadwrażliwością i bez nadwrażliwości na zimne powietrze. 42 Ta widoczna rozbieżność może być wynikiem innych mechanizmów molekularnych. Receptory histaminowe H1 – odpowiedzialne w ludzkim nosie za takie objawy działania histaminy, jak kichanie czy przepuszczalność naczyń – nie znajdują się (np. u świnki morskiej) na tych samych nerwach czuciowych co receptory kapsaicyny TRPV1, co może odgrywać istotną rolę w reakcji błony śluzowej nosa na zimne powietrze. 48 U osób z alergicznym nieżytem nosa reakcja na bodźce aktywujące TRPV1 (jak kapsaicyna i prawdopodobnie także roztwory hipertoniczne) jest wyraźnie wzmożona. 43, 49 Zatem u niektórych pacjentów z alergicznym nieżytem nosa nadwrażliwość błony śluzowej jest wynikiem wzmożonej aktywacji szlaków zależnych od stymulacji TRPV1, podczas gdy u innych spowodowana jest ona pobudzeniem receptorów histaminowych H1. Pierwszy przypadek dotyczy wrażliwości na zimne powietrze. Hipoteza nadreaktywności zależnej od swoistych szlaków może tłumaczyć wrażliwość na zimne powietrze u pacjentów z niealergicznym, niezwiązanym z zakażeniem 47 nieżytem nosa, ale może także odnosić się do osób, które nie chorują na przewlekły nieżyt nosa.
Osoby, u których występuje nieżyt nosa wywołany zimnym powietrzem, charakteryzuje ponadto: 1) zwiększona nadwrażliwość na bodźce hipertoniczne; 42 2) zwiększona zawartość wody w wydzielinie nosa po zakończeniu próby prowokacyjnej zimnym powietrzem; 39 3) zwiększona liczba komórek nabłonkowych w popłuczynach nosowych zebranych po zakończeniu prowokacji. 50 Na podstawie tych cech można wysunąć alternatywną hipotezę, według której nieżyt nosa wywołany zimnym powietrzem jest wynikiem upośledzenia zdolności błony śluzowej do równoważenia strat wody spowodowanych ekspozycją na zimne powietrze (ryc. 1). Gdy nie następuje szybkie uzupełnienie strat wody, na powierzchni nabłonka nosa powstaje środowisko silnie hipertoniczne. Konsekwencją tego zjawiska jest pobudzenie nerwów czuciowych i uwalnianie mediatorów z komórek tucznych, co prowadzi do wystąpienia objawów nieżytu nosa; inną konsekwencją może być uszkodzenie komórek nabłonka, co przejawia się zwiększeniem ich liczby w popłuczynach z nosa, uzyskanych po zakończeniu ekspozycji na zimne powietrze. Istnieje hipoteza, że objawy spowodowane ekspozycją na zimne powietrze – wodnisty wyciek z nosa i przekrwienie błony śluzowej nosa – mają na celu przywrócenie homeostazy błony śluzowej. Gdyby była ona prawdziwa, to u osób z nieżytem nosa wywołanym zimnym powietrzem gradient wilgotności między powietrzem wdychanym a powietrzem w części nosowej gardła powinien być mniejszy niż u osób bez nadwrażliwości (u których zdolność dostarczania wody do wdychanego powietrza jest większa). Hipoteza ta nie była sprawdzana doświadczalnie.

Rycina 1. Schemat przedstawiający hipotezę patofizjologii reakcji górnych dróg oddechowych na zimne powietrze
Niezdolność błony śluzowej do wyrównania nadmiernej utraty wody może mieć charakter pierwotny lub nabyty. Sugeruje się, że obniżenie pojemności klimatyzacyjnej nosa występuje rodzinnie, co wskazywałoby na pierwotny charakter tej wady. 51 Należałoby zadać pytanie, czy ten fakt powoduje negatywne skutki długotrwałe, łącznie z przewlekłym zapaleniem błony śluzowej, większą penetracją antygenu i dysfunkcją nieswoistej odporności błony śluzowej, które prowadzą do częstszych zakażeń. Pytanie to pozostaje na razie bez odpowiedzi, warto natomiast przytoczyć kilka interesujących spostrzeżeń. Assanasen i wsp. 52 wykazali, że u chorych na astmę z nieżytem nosa pojemność klimatyzacyjna nosa jest mniejsza niż u osób, u których występuje tylko alergiczny nieżyt nosa. Z naszych badań wynika z kolei, że u pacjentów chorujących na astmę z nieżytem nosa reakcja błony śluzowej nosa na zimne powietrze jest silniejsza niż u osób z samym tylko nieżytem. 3 Natomiast oddechowe badania epidemiologiczne opublikowane dwie dekady temu wykazały, że nieżyt nosa spowodowany zimnym powietrzem jest czynnikiem ryzyka wystąpienia niższej natężonej pierwszosekundowej objętości wydechowej. 5 Pomimo kilku wad tego sposobu myślenia warto rozważyć hipotezę, według której patogenetyczną rolę w rozwoju przewlekłych chorób dolnych dróg oddechowych przypisuje się upośledzeniu funkcji klimatyzacyjnej nosa. Ta hipoteza może mieć istotne znaczenie dla interpretacji licznych doniesień o rozwijaniu zespołu astmopodobnego (astma-like syndrome) u zawodników uprawiających sporty zimowe.
Wnioski
Reakcja nadwrażliwości górnych dróg oddechowych na zimne powietrze, często zgłaszana przez pacjentów, daje wyjątkową możliwość badania fizjologii nosa i zrozumienia, w jaki sposób błona śluzowa dróg oddechowych utrzymuje lub traci, a następnie przywraca homeostazę wodną i termiczną. Reakcja błony śluzowej nosa może ponadto stanowić model reakcji dolnych dróg oddechowych na zimne powietrze, której przejawem jest skurcz oskrzeli. Możliwe, że zwężenie oskrzeli pod wpływem wysiłku fizycznego jest inną formą tej reakcji.
Zimne powietrze pobudza czuciowe zakończenia nerwowe nosa i powoduje aktywację komórek tucznych. Rola mediatorów uwalnianych przez mastocyty w powstawaniu objawów nosowych po ekspozycji na zimne powietrze pozostaje jednak niejasna. Mechanizm aktywacji nerwów czuciowych i komórek tucznych również nie został wyjaśniony, ale dowody wskazują, że czynnikiem wyzwalającym może być wzrost ciśnienia osmotycznego w środowisku nabłonka, a nie zmniejszenie temperatury błony śluzowej.
Na podstawie obserwacji wysunięto hipotezę, że wrażliwość nosa na zimne powietrze jest wynikiem upośledzenia zdolności błony śluzowej do uzupełniania intensywnej utraty wody. Możliwe również, że u osób chorych na astmę dysfunkcja ta jest większa, ponieważ reakcja na zimne powietrze jest u nich silniejsza niż u osób bez astmy. Odkrycie to mogłoby zwiększyć naszą wiedzę na temat czynników leżących u podłoża astmy. Pozostaje wierzyć, że badania nad tym zagadnieniem będą kontynuowane.
- 1. Baroody F, Canning B: Comparative anatomy of the nasal and tracheal/broncheal airways. In Upper and Lower Respiratory Disease. Edited by Lenfant C, Corren J, Togias A, Bousquet J. New York: Marcel Dekker; 2003:1-51.
- 2. Anderson S, Togias A: Dry air and hyperosmolar challenge in asthma and rhinitis. In Asthma and Rhinitis. Edited by Busse WW, Holgate S. Malden, MA: Blackwell Scientific Publications; 2000:1449-1468.
- 3. Hanes L, Issa E, Proud D, et al.: Stronger nasal responsiveness to cold air in individuals with rhinitis and asthma, compared with rhinitis alone. Clin Exp Allergy 2005, 36:26-31.
- 4. Silvers WS: The skier’s nose: a model of cold-induced rhinorrhea. Ann Allergy 1991, 67:32-36.
- 5. Kauffman F, Neukirch F, Annesi I, et al.: Relation of perceived nasal and bronchial hyperresponsiveness to FEV1, basophil counts, and methacholine response. Thorax 1988, 43:456-461.
- 6. Diemer F, Sanico A, Horowitz E, et al.: Non-allergenic inhalant triggers in seasonal and perennial allergic rhinitis [abstract]. J Allergy Clin Immunol 1999, 103:S2.
- 7. Rouadi P, Barooody F, Abbott D, et al.: A technique to measure the ability of the human nose to warm and humidify air. J Appl Physiol 1999, 87:400-406.
- 8. Keck T, Leiacker R, Heinrich A, et al.: Humidity and temperature profile in the nasal cavity. Rhinology 2000, 38:167-171.
- 9. Cauna N: Fine structure of the arteriovenous anastomosis and its nerve supply in the human nasal respiratory mucosa. Anat Rec 1970, 168:9-22.
- 10. Cauna N, Cauna D: The fine structure and innervation of the cushion veins of the human nasal respiratory mucosa. Anat Rec 1975, 181:1-16.
- 11. Pinto JM, Assanasen P, Baroody FM, et al.: Alpha-adrenoreceptor blockade with phenoxybenzamine does not affect the ability of the nose to condition air. J Appl Physiol 2005, 99:128-133.
- 12. Cole P: Respiratory mucosal vascular responses, air conditioning and thermo regulation. J Laryngol Otol 1954, 68:613-622.
- 13. Tos M: Goblet cells and glands in the nose and parana sal sinuses. In The Nose: Upper Airway Physiology and the Atmospheric Environment. Edited by Proctor DF, Andersen IB. Amsterdam: Elsevier Biomedical Press; 1982:99-144.
- 14. Ingelstedt S, Ivstam B: Study in the humidifying capacity of the nose. Acta Otolaryngol 1951, 39:286-290.
- 15. Assanasen P, Baroody F, Rouadi P, et al.: Ipratropium bromie increases the ability of the nose to warm and humidify air. Am J Respir Crit Care Med 2000, 162:1031-1037.
- 16. Yankaskas J, Gatzy J, Boucher R: Effects of raised osmolarity on canine tracheal epithelial ion transport function. J Appl Physiol 1987, 62:2241-2245.
- 17. Knowles M, Clark C, Fischer N, et al.: Nasal secretions: role of epithelial ion transport. In Allergic and Vasomotor rhinitis: pathophysiological aspects. Edited by Mygind N, Pipkorn U. Copenhagen: Munksgaard; 1983:77-90.
- 18. Welsh M: Electrolyte transport by airway epithelia. Physiol Rev 1987, 67:1143-1184.
- 19. Boucher R, Chang E, Paradiso A, et al.: Chloride secretory response of cystic fibrosis human airway epithelia. J Clin Invest 1989, 84:1424-1431.
- 20. Cruz A, Naclerio R, Lichtenstein L, et al.: Further support for the role of hypertonicity on mast cell activation during nasal dry air reactions [abstract]. Clin Research 1990, 38:484A.
- 21. Assanasen P, Baroody F, Abbott D, et al.: Natural and induced allergic responses increase the ability of the nose to warm and humidify air. J Allergy Clin Immunol 2000, 106:1045-1052.
- 22. Rozsasi A, Leicker R, Keck T: Nasal conditioning in perennial allergic rhinitis after nasal allergen challenge. Clin Exp Allergy 2004, 34:1099-1104.
- 23. Pinto J, Assanasen P, Baroody F, et al.: Treatment of nasal inflammation decreases the ability of subjects with astma to condition inspired air. Am J Respir Crit Care Med 2004, 170:863-869.
- 24. Togias A, Naclerio R, Proud D, et al.: Nasal challenge with cold, dry air results in the production of inflammatory mediators: Possible mast cell involvement. J Clin Invest 1985, 76:1375-1381.
- 25. Proud D, Bailey G, Naclerio R, et al.: Tryptase and histamine as markers to evaluate mast cell activation Turing the responses to nasal challenge with allergen, cold, dry air, and hyperosmolar solutions. J Allergy Clin Immunol 1992, 89:1098-1110.
- 26. Philip G, Jankowski R, Baroody F, et al.: Reflex activation of nasal secretion by unilateral inhalation of cold dry air. Am Rev Respir Dis 1993, 148:1616-1622.
- 27. Cruz A, Togias A, Lichtenstein L, et al.: Local application of atropine attenuates the upper airway reaction to cold, dry air. Am Rev Resp Dis 1992, 146:340-346.
- 28. Togias A, Proud D, Kagey-Sobotka A, et al.: The effect of a topical tricyclic antihistamine on the response of the nasal mucosa to challenge with cold, dry air and histamine. J Allergy Clin Immunol 1987, 79:599-604.
- 29. Cruz A, Togias A, Lichtenstein L, et al.: Steroid-induced reduction of histamine release does not alter the clinical nasal response to cold, dry air. Am Rev Respir Dis 1991, 143:761-765.
- 30. van Rijswijk J, Boeke E, Keizer J, et al.: Intransal capsaicin reduces nasal hyperreactivity in idiopathic rhinitis: a double-blind randomized application regimen study. Allergy 2003, 58:754-761.
- 31. Smith C, Anderson S: Hyperosmolarity as the stimulus to asthma induced by hyperventilation? J Allergy Clin Immunol 1986, 77:729-736.
- 32. McFadden E: Hypothesis: exercise-induced asthma as a vascular phenomenon. Lancet 1990, 1:880-882.
- 33. Lawrence I, Warner J, Cohan V, et al.: Purification and characterization of human skin mast cells: evidence for human mast cell heterogeneity. J Immunol 1987, 139:3062-3069.
- 34. McKemy DD, Neuhausser WM, Julius D: Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation. Nature 2002, 416:52-58.
- 35. Peier AM, Moqrich A, Hergarden AC, et al.: A TRP channel that senses cold stimuli and menthol. Cell 2002, 108:705-715.
- 36. Story GM, Peier AM, Reeve AJ, et al.: ANKTM1, a TRPlike channel expressed in nociceptive neurons, is activated by cold temperatures. Cell 2003, 112:819-829.
- 37. Reid G: ThermoTRP channels and cold sensing: what are they really up to? Pflugers Arch 2005, 451:250-263.
- 38. Kobayashi K, Fukuoka T, Obata K, et al.: Distinct expression of TRPM8, TRPA1, and TRPV1 mRNAs in rat primary afferent neurons with a-delta/c-fibers and colocalization with trk receptors. J Comp Neurol 2005, 493:596-606.
- 39. Togias A, Proud D, Kagey-Sobotka A, et al.: The osmolality of nasal secretions increases when inflammatory mediators are released in response to inhalation of cold, dry air. Am Rev Respir Dis 1988, 137:625-629.
- 40. Eggleston P, Kagey-Sobotka A, Schleimer R, Lichtenstein LM: Interaction between hyperosmolar and IgE-mediated histamine release from basophils and mast cells. Am Rev Respir Dis 1984, 130:86-91.
- 41. Silber G, Proud D, Warner J, et al.: In vivo release of inflammatory mediators by hyperosmolar solutions. Am Rev Respir Dis 1988, 137:606-612.
- 42. Togias A, Lykens K, Kagey-Sobotka A, et al.: Studies on the relationships between sensitivity to cold dry air, hyperosmolar solutions and histamine in the adult nose. Am Rev Respir Dis 1990, 141:1428-1433.
- 43. Sanico AM, Philip G, Lai G, et al.: Hyperosmolar saline induces reflex nasal secretions, evincing neural hyperresponsiveness in allergic rhinitis. J Appl Physiol 1999, 86:1202-1210.
- 44. Ahern GP, Brooks IM, Miyares RL, et al.: Extracellular cations sensitize and gate capsaicin receptor TRPV1 modulating pain signaling. J Neurosci 2005, 25:5109-5116.
- 45. Caterina M, Schumachert M, Tominaga M, et al.: The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature 1997, 389:816-824.
- 46. Baraniuk J, Ali M, Yuta A, et al.: Hypertonic saline nasal provocation stimulates nociceptive nerves, substancje P release, and glandular mucous exocytosis in normal humans. Am J Respir Crit Care Med 1999, 160:655-662.
- 47. Braat J, Mulder P, Fokkens W, et al.: Intranasal cold dry air is superior to histamine challenge in determining the presence and degree of nasal hyperreactivity in nonallergic noninfectious perennial rhinitis. Am J Respir Crit Care Med 1998, 157:1748-1755.
- 48. Taylor-Clark T, Kollarik M, MacGlashan D, et al.: Nasal sensory nerve populations responding to histamine and capsaicin. J Allergy Clin Immunol 2005, 116:1282-1288.
- 49. Sanico AM, Koliatsos VE, Stanisz AM, et al.: Neural hyperresponsiveness and nerve growth factor in allergic rhinitis. Int Arch Allergy Immunol 1999, 118:153-158.
- 50. Cruz AA, Naclerio RM, Proud D, et al.: Epithelial shedding is associated with nasal reactions to cold, dry air. J Allergy Clin Immunol 2006, 117:1351-1358.
- 51. Sahin-Yilmaz A, Pinto JM, de Tineo M, et al.: Familial aggregation of nasal conditioning capacity. J Appl Physiol 2007, 103:1078-1081.
- 52. Assanasen P, Baroody F, Naureckas E, et al.: The nasal passage of subjects with asthma has a decreased ability to warm and humidify inspired air. Am J Resp Crit Care Med. 2001, 164:1640-1646.
- 53. Heir T: Longitudinal variations in bronchial responsiveness in cross-country skiers and control subjects. Scand J Med. Sci Sports 1994, 4:134-139.
- 54. Bonini S, Bonini M, Bousquet J, et al.: Rhinitis and astma in athletes: an ARIA document in collaboration with GA2LEN. Allergy 2006, 61:681-692
Następny artykuł: