Αιτίες και παθογένεια του πνευμονικού εμφυσήματος

Το 1965, ο Eriksson περιέγραψε την ανεπάρκεια α1-αντιθρυψίνης. Ταυτόχρονα, διατυπώθηκε μια υπόθεση σχετικά με την ύπαρξη σύνδεσης μεταξύ της ανάπτυξης εμφυσήματος και της ανεπάρκειας α1-αντιθρυψίνης. Σε ένα πείραμα σε ζώα, αναπαράχθηκε ένα μοντέλο πνευμονικού εμφυσήματος με την εισαγωγή εκχυλισμάτων πρωτεολυτικών ενζύμων από φυτά στους πνεύμονες.

Πρωτοπαθές διάχυτο πνευμονικό εμφύσημα

Γενετική ανεπάρκεια άλφα1-αντιθρυψίνης

Η Α1-αντιθρυψίνη είναι ο κύριος αναστολέας των σερινοπρωτεασών, οι οποίες περιλαμβάνουν την τρυψίνη, τη χυμοθρυψίνη, την ελαστάση των ουδετερόφιλων, την καλλικρεΐνη των ιστών, τον παράγοντα Χ και το πλασμινογόνο. Το γονίδιο για την α1-αντιθρυψίνη βρίσκεται στον μακρύ βραχίονα του χρωμοσώματος 14 και ονομάζεται γονίδιο PI (αναστολέας πρωτεϊνάσης). Το γονίδιο PI εκφράζεται σε δύο τύπους κυττάρων - μακροφάγα και ηπατοκύτταρα.

Η υψηλότερη συγκέντρωση άλφα1-αντιθρυψίνης βρίσκεται στον ορό του αίματος και περίπου το 10% του επιπέδου στον ορό προσδιορίζεται στην επιφάνεια των επιθηλιακών κυττάρων της αναπνευστικής οδού.

Επί του παρόντος, είναι γνωστά 75 αλληλόμορφα του γονιδίου PI. Χωρίζονται σε 4 ομάδες:

• φυσιολογικό - με φυσιολογικό επίπεδο συγκέντρωσης α1-αντιθρυψίνης στον ορό του αίματος.
• ανεπαρκές - το επίπεδο συγκέντρωσης του αναστολέα τρυψίνης μειώνεται στο 65% του κανονικού.
• Η «μηδενική» -α1-αντιθρυψίνη δεν ανιχνεύεται στον ορό του αίματος.
• Στον ορό, η περιεκτικότητα της άλφα1-αντιθρυψίνης είναι φυσιολογική, αλλά η δράση της σε σχέση με την ελαστάση μειώνεται.

Τα αλληλόμορφα PI υποδιαιρούνται επίσης ανάλογα με την ηλεκτροφορητική κινητικότητα της γλυκοπρωτεΐνης α1-αντιθρυψίνης:

• επιλογή "A" - βρίσκεται πιο κοντά στην άνοδο.
• "παραλλαγή" - κάθοδος;
• Η επιλογή "Μ" είναι η πιο συνηθισμένη.

Το κύριο μερίδιο της γονιδιακής δεξαμενής (πάνω από 95%) αποτελείται από τρεις υποτύπους του φυσιολογικού αλληλόμορφου "M" - M1, M2, M3.

Η ανθρώπινη παθολογία που προκαλείται από το γονίδιο PI εμφανίζεται σε ανεπάρκεια και μηδενικά αλλήλια. Οι κύριες κλινικές εκδηλώσεις της ανεπάρκειας α1-αντιθρυψίνης είναι το πνευμονικό εμφύσημα και η νεανική κίρρωση του ήπατος.

Σε ένα υγιές άτομο, τα ουδετερόφιλα και τα κυψελιδικά μακροφάγα στους πνεύμονες εκκρίνουν πρωτεολυτικά ένζυμα (κυρίως ελαστάση) σε ποσότητες επαρκείς για την ανάπτυξη εμφυσήματος, αλλά αυτό εμποδίζεται από την άλφα1-αντιθρυψίνη, η οποία υπάρχει στο αίμα, στις βρογχικές εκκρίσεις και σε άλλες δομές ιστών.

Στην περίπτωση της γενετικά καθορισμένης ανεπάρκειας της άλφα1-αντιθρυψίνης, καθώς και της ανεπάρκειας της που προκαλείται από το κάπνισμα, επιθετικούς αιτιολογικούς παράγοντες και επαγγελματικούς κινδύνους, συμβαίνει μια μετατόπιση στο σύστημα πρωτεόλυσης/άλφα1-αντιθρυψίνης προς την πρωτεόλυση, η οποία προκαλεί βλάβη στα κυψελιδικά τοιχώματα και την ανάπτυξη πνευμονικού εμφυσήματος.

Οι επιπτώσεις του καπνού του τσιγάρου

Το κάπνισμα προκαλεί ανισορροπία στο οξειδωτικό/αντιοξειδωτικό σύστημα με κυρίαρχη την παρουσία οξειδωτικών, η οποία έχει βλαβερή επίδραση στα κυψελιδικά τοιχώματα και συμβάλλει στην ανάπτυξη πνευμονικού εμφυσήματος.

Δεν είναι ακόμη σαφές γιατί το κάπνισμα προκαλεί εμφύσημα μόνο στο 10-15% των καπνιστών. Εκτός από την ανεπάρκεια της άλφα1-αντιθρυψίνης, άγνωστοι παράγοντες (πιθανώς γενετικοί) πιθανώς παίζουν ρόλο στην προδιάθεση των καπνιστών για εμφύσημα.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Επιπτώσεις επιθετικών περιβαλλοντικών παραγόντων

«Το εμφύσημα είναι σε κάποιο βαθμό μια περιβαλλοντικά εξαρτώμενη ασθένεια» (AG Chuchalin, 1998). Οι επιθετικοί παράγοντες του μολυσμένου εξωτερικού περιβάλλοντος (ρύποι) προκαλούν βλάβες όχι μόνο στην αναπνευστική οδό, αλλά και στα κυψελιδικά τοιχώματα, συμβάλλοντας στην ανάπτυξη πνευμονικού εμφυσήματος. Μεταξύ των ρύπων, τα διοξείδιο του θείου και του αζώτου έχουν τη μεγαλύτερη σημασία. Οι κύριοι παράγοντες παραγωγής τους είναι οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί και οι μεταφορές. Επιπλέον, ο μαύρος καπνός και το όζον παίζουν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη πνευμονικού εμφυσήματος. Οι αυξημένες συγκεντρώσεις όζοντος σχετίζονται με τη χρήση φρέον στην καθημερινή ζωή (ψυγεία, οικιακά αερολύματα, αρώματα, μορφές δοσολογίας αερολυμάτων). Σε ζεστό καιρό, στην ατμόσφαιρα λαμβάνει χώρα φωτοχημική αντίδραση διοξειδίου του αζώτου (προϊόν καύσης καυσίμου μεταφοράς) με υπεριώδη ακτινοβολία, σχηματίζοντας όζον, το οποίο προκαλεί την ανάπτυξη φλεγμονής της ανώτερης αναπνευστικής οδού.

Ο μηχανισμός ανάπτυξης πνευμονικού εμφυσήματος υπό την επίδραση μακροχρόνιας έκθεσης σε ατμοσφαιρικούς ρύπους έχει ως εξής:

• άμεση βλαβερή επίδραση στις κυψελιδικές μεμβράνες.
• ενεργοποίηση πρωτεολυτικής και οξειδωτικής δράσης στο βρογχοπνευμονικό σύστημα, η οποία προκαλεί την καταστροφή του ελαστικού πλαισίου των πνευμονικών κυψελίδων.
• αυξημένη παραγωγή μεσολαβητών φλεγμονωδών αντιδράσεων - λευκοτριενίων και βλαβερών κυτοκινών.

Επαγγελματικοί κίνδυνοι, παρουσία επίμονης ή υποτροπιάζουσας βρογχοπνευμονικής λοίμωξης

Σε ηλικιωμένους, στους οποίους το πνευμονικό εμφύσημα ανιχνεύεται ιδιαίτερα συχνά, η ταυτόχρονη επίδραση πολλών αιτιολογικών παραγόντων σε πολλά χρόνια ζωής συνήθως έχει κάποιο αποτέλεσμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η μηχανική διάταση των πνευμόνων παίζει κάποιο ρόλο (σε μουσικούς ορχήστρας, υαλουργούς).

Παθογένεση

Οι κύριοι γενικοί μηχανισμοί ανάπτυξης πνευμονικού εμφυσήματος είναι:

• διαταραχή της φυσιολογικής αναλογίας πρωτεάσης/άλφα1-αντιθρυψίνης και οξειδωτικών/αντιοξειδωτικών προς την επικράτηση πρωτεολυτικών ενζύμων και οξειδωτικών που βλάπτουν το κυψελιδικό τοίχωμα·
• διαταραχή της σύνθεσης και λειτουργίας των επιφανειοδραστικών ουσιών·
• δυσλειτουργία των ινοβλαστών (σύμφωνα με την υπόθεση των Times et al., 1997).

Οι ινοβλάστες παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία αποκατάστασης του πνευμονικού ιστού. Είναι γνωστό ότι η δομή και η αναδιάρθρωση του πνευμονικού ιστού πραγματοποιείται από το διάμεσο χώρο και τα δύο κύρια συστατικά του - τους ινοβλάστες και την εξωκυτταρική μήτρα. Η εξωκυτταρική μήτρα συντίθεται από τους ινοβλάστες, συνδέοντας τους βρόγχους, τα αγγεία, τα νεύρα, τις κυψελίδες σε ένα ενιαίο λειτουργικό μπλοκ. Με αυτόν τον τρόπο, δομείται ο πνευμονικός ιστός. Οι ινοβλάστες αλληλεπιδρούν με τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος και την εξωκυτταρική μήτρα συνθέτοντας κυτοκίνες.

Τα κύρια συστατικά της εξωκυττάριας μήτρας είναι το κολλαγόνο και η ελαστίνη. Ο πρώτος και ο τρίτος τύπος κολλαγόνου σταθεροποιούν τον διάμεσο ιστό, ενώ ο τέταρτος τύπος κολλαγόνου αποτελεί μέρος της βασικής μεμβράνης. Η ελαστίνη παρέχει ελαστικές ιδιότητες στον πνευμονικό ιστό. Η σύνδεση μεταξύ διαφορετικών μορίων της εξωκυττάριας μήτρας παρέχεται από τις πρωτεογλυκάνες. Η δομική σύνδεση μεταξύ κολλαγόνου και ελαστίνης παρέχεται από τις πρωτεογλυκάνες δεκορίνη και θειική δερματάνη· η σύνδεση μεταξύ του τέταρτου τύπου κολλαγόνου και της λαμινίνης στη βασική μεμβράνη παρέχεται από την πρωτεογλυκάνη θειική ηπαράνη.

Οι πρωτεογλυκάνες επηρεάζουν τη λειτουργική δραστηριότητα των υποδοχέων στην κυτταρική επιφάνεια και συμμετέχουν στις διαδικασίες αποκατάστασης του πνευμονικού ιστού.

Η πρώιμη φάση της αποκατάστασης του πνευμονικού ιστού σχετίζεται με τον πολλαπλασιασμό των ινοβλαστών. Τα ουδετερόφιλα στη συνέχεια μεταναστεύουν στην κατεστραμμένη περιοχή του πνευμονικού ιστού, όπου συμμετέχουν ενεργά στον αποπολυμερισμό των μορίων της εξωκυτταρικής μήτρας. Αυτές οι διεργασίες ρυθμίζονται από διάφορες κυτοκίνες που παράγονται από κυψελιδικά μακροφάγα, ουδετερόφιλα, λεμφοκύτταρα, επιθηλιακά κύτταρα και ινοβλάστες. Οι κυτοκίνες εμπλέκονται στη διαδικασία αποκατάστασης - παράγοντες ανάπτυξης αιμοπεταλίων, παράγοντας διέγερσης αποικιών κοκκιοκυττάρων/μακροφάγων. Μια αποθήκη κυτοκινών σχηματίζεται στην εξωκυτταρική μήτρα και ρυθμίζει την πολλαπλασιαστική δραστηριότητα των ινοβλαστών.

Έτσι, στην ανάπτυξη του πνευμονικού εμφυσήματος, σημαντικό ρόλο παίζει η διαταραχή της λειτουργίας των ινοβλαστών και οι επαρκείς διαδικασίες αποκατάστασης του κατεστραμμένου πνευμονικού ιστού.

Οι κύριες παθοφυσιολογικές συνέπειες του εμφυσήματος είναι:

• κατάρρευση μικρών μη χόνδρινων βρόγχων κατά την εκπνοή και ανάπτυξη διαταραχών αποφρακτικού πνευμονικού αερισμού.
• προοδευτική μείωση της λειτουργικής επιφάνειας των πνευμόνων, η οποία οδηγεί σε μείωση των κυψελιδικών τριχοειδών μεμβρανών, απότομη μείωση της διάχυσης οξυγόνου και ανάπτυξη αναπνευστικής ανεπάρκειας.
• μείωση του τριχοειδούς δικτύου των πνευμόνων, η οποία οδηγεί στην ανάπτυξη πνευμονικής υπέρτασης.

Παθομορφολογία

Το εμφύσημα των πνευμόνων χαρακτηρίζεται από την επέκταση των κυψελίδων, της αναπνευστικής οδού, τη γενική αύξηση της ευρυχωρίας του πνευμονικού ιστού, την εκφύλιση των ελαστικών ινών των κυψελιδικών τοιχωμάτων και την ερήμωση των τριχοειδών αγγείων.

Η ανατομική ταξινόμηση του πνευμονικού εμφυσήματος βασίζεται στον βαθμό εμπλοκής του ακίνου στην παθολογική διαδικασία. Διακρίνονται οι ακόλουθες ανατομικές παραλλαγές:

• εγγύς ακινικό εμφύσημα;
• πανακινικό εμφύσημα;
• περιφερικό εμφύσημα;
• ακανόνιστο εμφύσημα.

Η εγγύς κυψελοειδής μορφή χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι το αναπνευστικό βρογχιόλιο, το οποίο είναι το εγγύς τμήμα του κυψελοειδούς χιτώνα, είναι ανώμαλα διευρυμένο και κατεστραμμένο. Υπάρχουν δύο μορφές εγγύς κυψελοειδούς εμφυσήματος: το κεντρολοβιδιακό και το εμφύσημα στην πνευμονοκονίαση των ανθρακωρύχων. Στην κεντρολοβιδιακή μορφή του εγγύς κυψελοειδούς εμφυσήματος, το αναπνευστικό βρογχιόλιο αλλάζει εγγύς του κυψελοειδούς χιτώνα. Αυτό δημιουργεί το φαινόμενο μιας κεντρικής θέσης στο λοβίδιο του πνεύμονα. Ο άπω πνευμονικός ιστός δεν αλλάζει.

Η πνευμονοκονίαση των ανθρακωρύχων χαρακτηρίζεται από συνδυασμό διάμεσης πνευμονικής ίνωσης και εστιακών περιοχών εμφυσήματος.

Το πανακινικό (διάχυτο, γενικευμένο, κυψελιδικό) εμφύσημα χαρακτηρίζεται από τη συμμετοχή ολόκληρου του ακίνου στη διαδικασία.

Το περιφερικό εμφύσημα κυψελίδων χαρακτηρίζεται από τη συμμετοχή κυρίως των κυψελιδικών πόρων στην παθολογική διαδικασία.

Η ακανόνιστη μορφή του εμφυσήματος χαρακτηρίζεται από μια ποικιλία μεγεθυντικών διαταραχών των λοβών και την καταστροφή τους και συνδυάζεται με μια έντονη ουλώδη απόφυση στον πνευμονικό ιστό. Αυτό προκαλεί την ακανόνιστη φύση του εμφυσήματος.

Μια ειδική μορφή εμφυσήματος είναι το πομφολυγώδες. Το πομφολυγώδες είναι μια εμφυσηματώδης περιοχή του πνεύμονα με διάμετρο μεγαλύτερη από 1 cm.

Το πρωτοπαθές εμφύσημα σε κάποιο βαθμό περιλαμβάνει το υποστροφικό (γεροντικό) εμφύσημα των πνευμόνων. Χαρακτηρίζεται από την επέκταση των κυψελίδων και της αναπνευστικής οδού χωρίς μείωση του αγγειακού συστήματος των πνευμόνων. Αυτές οι αλλαγές θεωρούνται εκδήλωση υποστροφής, γήρανσης.

Με το ενελικτικό πνευμονικό εμφύσημα, δεν υπάρχουν σημαντικές διαταραχές στη βρογχική βατότητα · δεν αναπτύσσεται υποξαιμία και υπερκαπνία.

Δευτερογενές πνευμονικό εμφύσημα

Το δευτερογενές πνευμονικό εμφύσημα μπορεί να είναι εστιακό ή διάχυτο. Διακρίνονται οι ακόλουθες μορφές εστιακού εμφυσήματος: περιεστιακό (περιεστιακό), βρεφικό (λοβικό), παραδιαφραγματικό (ενδιάμεσο) και μονομερές εμφύσημα του πνεύμονα ή του λοβού.

Περικαρδιακό εμφύσημα των πνευμόνων - εμφανίζεται γύρω από εστίες προηγούμενης πνευμονίας, φυματίωσης, σαρκοείδωσης. Η περιφερειακή βρογχίτιδα παίζει τον κύριο ρόλο στην ανάπτυξη εστιακού εμφυσήματος των πνευμόνων. Το περικαρδιακό εμφύσημα των πνευμόνων συνήθως εντοπίζεται στην περιοχή της κορυφής των πνευμόνων.

Το βρεφικό λοβικό εμφύσημα είναι μια εμφυσηματική αλλαγή σε έναν λοβό του πνεύμονα σε μικρά παιδιά, συνήθως λόγω ατελεκτασίας σε άλλους λοβούς. Ο άνω λοβός του αριστερού πνεύμονα και ο μέσος λοβός του δεξιού πνεύμονα επηρεάζονται συχνότερα. Το βρεφικό λοβικό εμφύσημα εκδηλώνεται ως σοβαρή δύσπνοια.

Σύνδρομο McLeod (μονομερές εμφύσημα) - συνήθως αναπτύσσεται μετά από μονομερή βρογχιολίτιδα ή βρογχίτιδα που υπέστησαν στην παιδική ηλικία.

Το παραδιαφραγματικό εμφύσημα είναι μια εστία εμφυσηματικά αλλοιωμένου πνευμονικού ιστού δίπλα σε ένα συμπιεσμένο διαφραγματικό ή υπεζωκοτικό συνδετικό ιστό. Συνήθως αναπτύσσεται ως αποτέλεσμα εστιακής βρογχίτιδας ή βρογχιολίτιδας. Κλινικά, εκδηλώνεται με το σχηματισμό φυσαλίδων και αυθόρμητου πνευμοθώρακα.

Πολύ μεγαλύτερη σημασία έχει το δευτερογενές διάχυτο πνευμονικό εμφύσημα. Η κύρια αιτία ανάπτυξής του είναι η χρόνια βρογχίτιδα.

Είναι γνωστό ότι η στένωση των μικρών βρόγχων και η αύξηση της βρογχικής αντίστασης συμβαίνουν τόσο κατά την εισπνοή όσο και κατά την εκπνοή. Επιπλέον, κατά την εκπνοή, η θετική ενδοθωρακική πίεση δημιουργεί πρόσθετη συμπίεση των ήδη δυσδιάκριτων βρόγχων και προκαλεί καθυστέρηση του εισπνεόμενου αέρα στις κυψελίδες και αύξηση της πίεσης σε αυτές, η οποία, φυσικά, οδηγεί στη σταδιακή ανάπτυξη πνευμονικού εμφυσήματος. Η εξάπλωση της φλεγμονώδους διαδικασίας από τους μικρούς βρόγχους στα αναπνευστικά βρογχιόλια και τις κυψελίδες έχει επίσης σημαντική σημασία.

Η τοπική απόφραξη των μικρών βρόγχων οδηγεί σε υπερβολική διάταση μικρών περιοχών του πνευμονικού ιστού και στο σχηματισμό κοιλοτήτων με λεπτά τοιχώματα - φυσαλίδων, που βρίσκονται υποπλευρικά. Με τις πολλαπλές φυσαλίδες, ο πνευμονικός ιστός συμπιέζεται, γεγονός που επιδεινώνει περαιτέρω τις δευτερογενείς αποφρακτικές διαταραχές ανταλλαγής αερίων. Η ρήξη μιας φυσαλίδας οδηγεί σε αυθόρμητο πνευμοθώρακα.

Στο δευτερογενές διάχυτο εμφύσημα, το τριχοειδές δίκτυο των πνευμόνων μειώνεται και αναπτύσσεται προτριχοειδική πνευμονική υπέρταση. Με τη σειρά της, η πνευμονική υπέρταση προάγει την ίνωση των λειτουργικών μικρών αρτηριών.