Příčiny a patogeneze emfyzému

V roce 1965 popsal Eriksson nedostatek alfa-antitrypsinu. Současně bylo navrženo, že existuje souvislost mezi vývojem emfyzému a deficitem alfa-antitrypsinu. Při experimentu na zvířatech byl reprodukovaný model plicního emfyzému zavedením extraktů proteolytických enzymů z rostlin do plic.

Primární difúzní emfyzém

Geneticky určený nedostatek α1-antitrypsinu

A1-antitrypsin je hlavním inhibitorem serinové proteasy, mezi něž patří trypsin, chymotrypsin, neutrofilní elastasu, tkáně kallikrein, faktor X a plazminogen. Geny al-antitrypsinu se nachází na dlouhém ramene chromozomu 14 a nazývá se genem inhibitoru proteinázy (PI). PI gen je exprimován ve dvou typech buněk - makrofágů a hepatocytech.

Nejvyšší koncentrace alfa-antitrypsinu se nachází v séru a přibližně 10% hladiny séra se stanoví na povrchu epiteliálních buněk dýchacího traktu.

V současné době existuje 75 alel genu PI. Jsou rozděleny do 4 skupin:

• normální - s fyziologickou úrovní koncentrace v séru a1-antitrypsinu v krvi;
• - úroveň koncentrace inhibitoru trypsinu je snížena na 65% normy;
• "Zero" -al-antitrypsin v séru není určen;
• v séru je obsah a-antitrypsinu normální, ale jeho účinnost na elastasu je snížena.

PI alely jsou dále rozděleny v závislosti na elektroforetické pohyblivosti al-antitrypsinového glykoproteinu:

• možnost "A" - je umístěna blíže k anodě;
• možnost "- katoda;
• možnost "M" - nejčastější.

Hlavní podíl genetického fondu (přes 95%) je tvořen třemi podtypy normální alely "M" - M1, M2, MZ.

Patologie člověka v důsledku genu PI se vyskytuje u vzácných a nulových alel. Hlavními klinickými projevy nedostatku alfa-antitrypsinu jsou emfyzém a jaterní cirhóza jater.

Za zdravých lidských neutrofilů a alveolárních makrofágů v plicích vylučují proteolytické enzymy (především elastasy) v dostatečném množství pro vývoj emfyzému, ale zabraňuje alfa-1-antitrypsin, který je k dispozici v krvi, bronchiální sekrety a jiných tkáňových struktur.

V geneticky dané deficitem alfa1-antitrypsinu, a nedostatek to způsobené kouření, agresivními etiologických faktorů, pracovní nebezpečí, posun systém proteolýza / alfa1-antitrypsinu proteolýza nastává ve směru, který způsobuje poškození alveolárních stěn a vývoj emfyzému.

Účinky tabákového kouře

Kouření je považováno za jeden z nejvíce agresivních faktorů ve vývoji chronické obstrukční plicní nemoci obecně a zvláště emfyzému. Vývoj emfyzému u kuřáků je způsoben skutečností, že tabákový kouř způsobuje migraci neutrofilů do koncové části dýchacího ústrojí. Neutrofily produkují velké množství proteolytických enzymů elastázy a katepsinu, které mají destruktivní účinek na elastickou bázi alveol.

Navíc chronické kouření v alveolárních makrofáguch akumuluje smola tabákového kouře a tvorba alfa-1-antitrypsinu v nich prudce klesá.

Kouření také způsobuje nerovnováhu v systému oxidantů / antioxidantů s převahou oxidantů, která má škodlivý vliv na alveolární stěny a podporuje rozvoj emfyzému.

Zatím není jasné, proč kouření způsobuje vývoj emfyzému pouze u 10-15% kuřáků. Vedle deficitu alfa1-antitrypsinu pravděpodobně hrají roli některé neznámé faktory (možná genetické), které předepisují fajci vývojovému emfyzému.

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

Dopad agresivních environmentálních faktorů

"Emfyzém do jisté míry je onemocnění podmíněno životním prostředím" (AG Chuchalin, 1998). Agresivní faktory znečištěné prostředí (znečišťující látky) způsobují poškození nejen dýchacích cest, ale také alveolárních stěn, které přispívají k rozvoji emfyzému. Mezi znečišťující látky, oxid siřičitý a oxid dusičitý mají největší význam, jejich hlavními generátory jsou tepelné stanice a doprava. Navíc černý kouř a ozon hrají důležitou roli při vývoji emfyzému. Zvýšené koncentrace ozonu jsou spojeny s použitím freonu v každodenním životě (ledničky, aerosoly pro domácnost, parfémy, aerosolové dávkové formy). Při horkém počasí v atmosféře vzniká fotochemická reakce oxidu dusičitého (spalovací produkt dopravního paliva) s ultrafialovým zářením, vzniká ozon, který způsobuje vznik zánětu horních cest dýchacích.

Mechanismus vývoje emfyzému způsobený dlouhodobou expozicí znečišťujícím látkám v atmosféře je následující:

• přímý škodlivý účinek na alveolární membrány;
• aktivace proteolytické a oxidativní aktivity v bronchopulmonálním systému, která způsobuje destrukci pružné kostry plicních alveol.
• zvýšená produkce mediátorů zánětlivých reakcí - leukotrieny a poškozující cytokiny.

Pracovní nebezpečí, přítomnost přetrvávající nebo opakující se bronchopulmonární infekce

U starších lidí, jejichž emfyzém je zjištěn obzvláště často, je ovlivněn současný účinek několika etiologických faktorů během mnoha let života. V některých případech hraje určitou roli mechanické protahování plic (u hudebních umělců z dýmových pásů, skleněných dmychadel).

Patogeneze

Mezi hlavní společné mechanismy rozvoje emfyzému patří:

• porušení normálního poměru proteázy / alfa-antitrypsinu a oxidantů / antioxidantů k převládání alveolů poškozujících stěnu proteolytických enzymů a oxidantů;
• narušení syntézy a funkce povrchově aktivní látky;
• dysfunkce fibroblastů (podle hypotézy Times a kol., 1997).

Fibroblasty hrají důležitou roli v procesu opravy plicní tkáně. Je známo, že struktura a restrukturalizace plicní tkáně je způsobena intersticiálními a jejími dvěma hlavními složkami - fibroblasty a extracelulární matrix. Extracelulární matrice je syntetizována fibroblasty, váže průduchy, cévy, nervy a alveoly do jediného funkčního bloku. Tudíž je struktura plicní tkáně. Fibroblasty interagují s buňkami imunitního systému a extracelulární matrice syntézou cytokinů.

Hlavními složkami extracelulární matrice jsou kolagen a elastin. První a třetí typ kolagenu stabilizuje intersticiální tkáň, čtvrtý typ kolagenu je součástí bazální membrány. Elastin poskytuje elastické vlastnosti plicní tkáně. Vztah mezi různými molekulami extracelulární matrice je poskytován proteoglykanem. Strukturní vztah mezi kolagenem a elastinem zajišťují proteoglykany s dekorinem a dermatan sulfátem; Vztah mezi čtvrtým typem kolagenu a lamininu v bazální membráně nese proteoglykan heparan sulfát.

Proteoglykany ovlivňují funkční aktivitu receptorů na povrchu buněk a podílejí se na opravě plicní tkáně.

Včasná fáze opravy plicní tkáně je spojena s proliferací fibroblastů. Pak se neutrofily migrují na poškozené místo plicního tkáně, kde se aktivně podílejí na depolymeraci molekul extracelulární matrice. Tyto procesy jsou regulovány různými cytokiny produkovanými alveolárními makrofágy, neutrofily, lymfocyty, epiteliálními buňkami, fibroblasty. Reparativní proces zahrnuje cytokiny - růstové faktory trombocytů, faktor stimulující kolonie granulocytů / makrofágů. Depot cytokinu se vytváří v extracelulární matrici a reguluje proliferační aktivitu fibroblastů.

Ve vývoji emfyzému tedy hraje důležitou roli dysfunkce fibroblastů a adekvátní opravy poškozených plicních tkání.

Hlavní patofyziologické důsledky emfyzému jsou:

• zhroucení malých volně pohyblivých bronchiálních trubek při výdech a vývoji porušení plicní ventilace obstrukčního typu;
• progresivní pokles funkčního povrchu plic, což vede ke snížení alveolárně-kapilárních membrán, prudký pokles difuzní kyslíku a rozvoj respiračního selhání;
• Snížení kapilární sítě plic, což vede k rozvoji plicní hypertenze.

Patomorfologie

Emfyzém je charakterizován expanzí plicních sklípků, dýchacích cest, obecné zvýšení vzdušnosti plicní tkáně degenerace elastických vláken v alveolárních stěn, zapustevaniem kapilár.

Anatomická klasifikace emfyzému je založena na míře postižení acinusu v patologickém procesu. Jsou rozlišeny následující anatomické varianty:

• proximální acinární emfyzém;
• pankacinární emfyzém;
• distální emfyzém;
• nepravidelný emfyzém.

Proximální acinární forma je charakterizována tím, že respirační bronchiola, která je proximální částí acinusu, je abnormálně zvětšená a poškozená. Dvě formy proximálního acinárního emfyzému jsou známé: centrolobulární a emfyzém při pneumokonióze horníků. V centrilobulární formě proximálního acinárního emfyzému se respirační bronchiola mění proximálně na acinus. Tím vzniká účinek centrálního umístění v laloku plic. Vzdáleně lokalizovaná plicní tkáň se nezmění.

Pneumokonióza horníků je charakterizována kombinací intersticiální plicní fibrózy a ohniskových míst emfyzému.

Panakinární (difuzní, generalizovaný, alveolární) emfyzém je charakterizován zapojením celého acinusu do procesu.

Distální acinární emfyzém se vyznačuje zapojení do patologického procesu převážně alveolárních kursů.

Nepravidelná (nepravidelná) forma emfyzému je charakterizována různými nárůsty acini a jejich destrukcí a je spojena s výrazným jaterním procesem v plicní tkáni. To způsobuje nepravidelnou povahu emfyzému.

Zvláštní forma emfyzému je bulózní. Bulla je emfyzém plic s průměrem větším než 1 cm.

Do jisté míry může být nedobrovolný (senilní) emfyzém plíce odkazován na primární emfyzém. Je charakterizována expanzí alveol a dýchacích cest bez snížení cévního systému plic. Tyto změny se považují za projev involuce, stárnutí.

Při evolventním emfyzému nedochází k významnému narušení průdušnosti průdušek, hypoxémie a hyperkapnie se nevyvíjejí.

Sekundární emfyzém plic

Sekundární emfyzém může být ohniskový nebo difuzní. Jsou rozlišeny následující formy fokálního emfyzému: blízce šarlatová (perifokální), kojenecká (lobární), paraseptální (intersticiální) a jednostranný emfyzém plic nebo laloku.

Circumbar pulmonární emfyzém - se vyskytuje v okolí ohnisek pneumonie, tuberkulózy a sarkoidózy. Hlavní roli při vývoji fokálního emfyzému plic je regionální bronchitida. Circumbar plicní emfyzém je obvykle lokalizován v oblasti vrcholu plic.

Infantilní frakční emfyzém je změna emfyzému v jednom laloku plic u malých dětí, obvykle v důsledku atelectázy v jiných lalůčkách. Nejčastěji postihuje horní lalok levé plicní a střední lalok pravice. Infantilní lobární emfyzém se projevuje jako výrazná dušnost.

MacLeodův syndrom (unilaterální emfyzém) - obvykle se rozvíjí po dětství trpící jednostrannou bronchiolitidou nebo bronchitidou.

Parasptavý emfyzém je zaměřen na emfyzémem modifikované plicní tkáně přiléhající k těsné přepážkové vazbě nebo pleury. Obvykle se vyvíjí v důsledku ohniskové bronchitidy nebo bronchiolitidy. Klinicky se projevuje tvorbou bulu a spontánním pneumotoraxem.

Významně důležitější je sekundární difúzní emfyzém plic. Hlavním důvodem jeho vývoje je chronická bronchitida.

Je známo, že zúžení malých průdušek a nárůst bronchiální rezistence se vyskytuje jak během inspirace, tak během výdechu. Navíc, během výdechu pozitivní nitrohrudní tlak vytváří další kompresi a bez nepříznivého ucházející průdušek a způsobuje zpoždění nárůstu vdechovaný vzduch a alveolární tlaku v ní, což přirozeně vede k postupným rozvojem plicního emfyzému. Důležité je také rozšíření zánětlivého procesu z malých bronchů na respirační bronchioles a alveoly.

Místní obstrukce malých průdušek vede k nadměrnému roztažení malých oblastí plicní tkáně a vzniku tenkostěnných dutin - bullae, které se nacházejí subpleurálně. U více bulu je plicní tkáň stlačena, což dále zhoršuje sekundární obstrukční poruchy výměny plynu. Roztržení bubliny vede k spontánnímu pneumotoraxu.

Se sekundárním difuzním emfyzémem dochází ke snížení kapilární sítě plic, k rozvoji precapilární plicní hypertenze. Na druhé straně plicní hypertenze přispívá k fibróze fungujících malých tepen.