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Asthma pp 89-108 | Cite as

Structural changes in the bronchial mucosa before and after therapy

  • Tari Haahtela
  • A. Laitinen
  • L. A. Laitinen

Summary

Bronchoscopy is an invasive measure to the patient and can be compared to other endoscopic procedures, e.g. gastroscopy and colonoscopy. If the patient is well informed and prepared in advance, and the local anesthesia succeeds, the procedure is easy both for the patient and examiner. The safety aspects must be taken into account [28]. There are patients with very sensitive pharyngeal reflexes, and it is unwise to go on with the bronchoscopy with such patients. Complications are very rare.

The bronchial epithelium is injured at early stages of asthma and influx of inflammatory cells is observed. It seems also obvious that signs of asthmatic inflammation can be found in bronchial specimens even before the development of increased bronchial responsiveness and airflow limitation. This may offer a possibility for early detection of patients at risk. In everyday practice, however, we need simple and noninvasive methods for to detect early inflammation. Measurement for inflammatory markes, e.g. eosinophilic cationic protein (ECP) in spontaneous or induced sputum may be of help [29]. We need a basic reference for validation of these new methods, and tissue samples obtained by fiberoptic bronchoscopy may serve as such. While evaluating treatment effects and anti-inflammatory potency of various drugs, bronchial specimens gives direct information from the disease site. Bronchoalveolar lavage is more of a reflection what is really going on in the mucosal tissue. However, interpretation of the bronchial specimens should be standardized better in order to accomplish the goal for a “golden reference”.

Fiberoptic bronchoscopy should gain wider acceptance as a basic research tool as well as a diagnostic aid for asthma and asthma-like symptoms in specialist practice. It has opened a new window to the understanding of the pathophysiology of asthma and to monitor it’s progress and treatment effects.

Keywords

Mast Cell Lamina Propria Ciliated Cell Bronchial Epithelium Eosinophilic Cationic Protein 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Strukturelle Veränderungen in der Bronchialschleimhaut vor und nach Therapie. Die Histologie als ein traditionell wichtiges Werkzeug hat nicht viel zur Überwachung der Atem weg sentzündung und der strukturellen Veränderungen beigetragen, da die Gewinnung von geeigneten Biopsieproben von lebenden Asthmatikern nicht immer zulässig ist und daher nicht als eine generell empfehlenswerte Untersuchung für Asthmatiker gelten kann. Allerdings konnte durch die Einführung der fiberoptischen Techniken eine Verbreiterung der klinischen Anwendung erzielt werden, sodaß auch der Therapieeffekt kontrolliert werden konnte.

Wir haben eine Serie von 14 Patienten mit neu entdecktem Asthma untersucht und sie 4 Kontrollpersonen gegenübergestellt. Bei den Asthmatikern fand sich eine gesteigerte Zahl von Mastzellen, Eosinophilen, Lymphozyten, Makrophagen und Plasmazellen im Epithel oder in der Lamina propria im Vergleich zu den Kontrollen. Es bestand eine Becherzellhyperplasie und eine Verminderung der zilientragenden Zellen. Diese Untersuchung zeigte, daß in den asthmatischen Luftwegen, sogar bei Patienten mit neu entdeckter Erkrankung, alle Zeichen der entzündlichen Reaktion mit ausgeprägten strukturellen Veränderungen nachweisbar sind.

Die entzündlichen Veränderungen in der Bronchialmukosa und die Steigerung der bronchialen Reaktivität wurden bei einem asthmatischen Patienten während der Verschlechterung seiner Symptome untersucht. Durch wiederholte Biopsien konnte eine markante Steigerung in der Zahl der Eosinophilen im Epithel nachgewiesen werden. Die Präparate zeigten auch vermehrte Permeabilität, da nämlich Zellen während der Penetration des Gefäßendothels beobachtet wurden, begleitet von Hyperplasie der Becherzellen, Epithelmetaplasie und Anhäufung von Ödemflüssigkeit mit Proteinen und Makromolekülen. Nach der Behandlung mit einem inhalativen Kortikosteroid (Budesonide) durch 16 Wochen war das Epithel weitgehend wieder hergestellt, wenngleich es noch ziemlich brüchig erschien.

Der Effekt von inhalativem Budesonide und Terbutaline auf die klinische Symptomatik, die Lungenfunktion und die Atemwegsentzündung wurde bei 14 Patienten mit frisch entdecktem Asthma untersucht. Wieder konnte durch bronchiale Biopsien demonstriert werden, wie die Struktur des Epithels sich besserte und die Zahl der meisten Entzündungszellen abnahm. Die Zahl der intraepithelialen Nervendigungen nahm während der Kortikosteroidtherapie zu.

Inhalative Kortikosteroide haben eine breite Wirkung auf Reparationsvorgänge der entzündeten Bronchialschleimhaut. Sie vermindern die Gesamtzahl der Entzündungszellen. In unserer Studie vermochte Budesonide die Zahl der Eosinophilen und der Lymphozyten im Epithel und die Zahl der Lymphozyten und der Plasmazellen in der Lamina propria zu vermindern. Allerdings steigerte Budesonide die Zahl der Fibroblasten in der Lamina propria. Ein inhalatives ß-2-Mimetikum, Terbutalin, hatte ebenfalls einen Effekt auf die Lymphozyten und die Plasmazellen. Das Verhältnis der zilientragenden und der Becherzellen, wie auch die Zahl der intraepithelialen Nerven konnte durch die Behandlung mit einem inhalativen Kortikosteroid gesteigert werden, während die Zahl der extrazellulären Matrixproteine, Tenascin und vielleicht Kollagen III und VII in der Basalmembran abnahmen. Außerdem konnten inhalative Kortikosteroide die Gefäßpermeabilität vermindern, was sich in einer Verminderung der Zahl der schmalen Klüfte in den postkapillären Venolen manifestierte.

In einer Untersuchung von Bronchialbiopsien zeigte sich, daß Nedocromil einen marginalen Effekt auf die Zahl der Eosinophilen im Epithel im Vergleich zu den ß-2-Agonisten hatte.

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Copyright information

© Springer-Verlag/Wien 1995

Authors and Affiliations

  • Tari Haahtela
    • 1
    • 2
  • A. Laitinen
    • 1
    • 2
  • L. A. Laitinen
    • 1
    • 2
  1. 1.Department of Allergic Diseases and Pulmonary MedicineHelsinki University Central HospitalHelsinkiFinland
  2. 2.Department of AnatomyUniversity of HelsinkiFinland

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