Cauzele și patogeneza emfizemului pulmonar

În 1965, Eriksson a descris deficitul de α1-antitripsină. În același timp, s-a emis o ipoteză despre existența unei legături între dezvoltarea emfizemului pulmonar și deficitul de α1-antitripsină. Într-un experiment pe animale, a fost reprodus un model de emfizem pulmonar prin introducerea în plămâni a unor extracte de enzime proteolitice din plante.

Emfizem pulmonar difuz primar

Deficiență genetică de alfa1-antitripsină

A1-antitripsina este principalul inhibitor al proteazelor serice, care includ tripsina, chimotripsina, elastaza neutrofilă, kalicreina tisulară, factorul X și plasminogenul. Gena pentru a1-antitripsină este situată pe brațul lung al cromozomului 14 și se numește gena PI (inhibitor de proteinaze). Gena PI este exprimată în două tipuri de celule - macrofage și hepatocite.

Cea mai mare concentrație de alfa1-antitripsină se găsește în serul sanguin, iar aproximativ 10% din nivelul seric este determinat la suprafața celulelor epiteliale ale tractului respirator.

În prezent, sunt cunoscute 75 de alele ale genei PI. Acestea sunt împărțite în 4 grupe:

• normal - cu un nivel fiziologic de concentrație a a1-antitripsinei în serul sanguin;
• deficitar - nivelul concentrației inhibitorului de tripsină scade la 65% din normă;
• „zero” -α1-antitripsină nu este detectată în serul sanguin;
• În ser, conținutul de alfa1-antitripsină este normal, dar activitatea sa în raport cu elastaza este redusă.

Alelele PI sunt, de asemenea, subdivizate în funcție de mobilitatea electroforetică a glicoproteinei a1-antitripsină:

• opțiunea „A” - situată mai aproape de anod;
• „varianta” - catod;
• Opțiunea „M” este cea mai comună.

Ponderea principală a fondului genetic (peste 95%) este alcătuită din trei subtipuri ale alelei normale „M” - M1, M2, M3.

Patologia umană cauzată de gena PI apare în cazul alelelor deficitare și nule. Principalele manifestări clinice ale deficitului de α1-antitripsină sunt emfizemul pulmonar și ciroza hepatică juvenilă.

La o persoană sănătoasă, neutrofilele și macrofagele alveolare din plămâni secretă enzime proteolitice (în principal elastază) în cantități suficiente pentru a dezvolta emfizem pulmonar, dar acest lucru este prevenit de alfa1-antitripsina, care este prezentă în sânge, secrețiile bronșice și alte structuri tisulare.

În cazul deficitului de alfa1-antitripsină determinat genetic, precum și al deficitului acesteia cauzat de fumat, factori etiologici agresivi și riscuri profesionale, are loc o deplasare a sistemului proteoliză/alfa1-antitripsină către proteoliză, ceea ce provoacă deteriorarea pereților alveolari și dezvoltarea emfizemului pulmonar.

Efectele fumului de tutun

Fumatul provoacă un dezechilibru al sistemului oxidant/antioxidant cu predominanță a oxidanților, ceea ce are un efect dăunător asupra pereților alveolari și contribuie la dezvoltarea emfizemului pulmonar.

Încă nu este clar de ce fumatul provoacă emfizem la doar 10-15% dintre fumători. Pe lângă deficitul de alfa1-antitripsină, factorii necunoscuți (posibil genetici) joacă probabil un rol în predispunerea fumătorilor la emfizem.

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

Impactul factorilor de mediu agresivi

„Emfizemul este într-o anumită măsură o boală condiționată de mediu” (AG Chuchalin, 1998). Factorii agresivi ai mediului extern poluat (poluanții) provoacă leziuni nu numai ale tractului respirator, ci și ale pereților alveolari, contribuind la dezvoltarea emfizemului pulmonar. Printre poluanți, dioxidul de sulf și de azot este de cea mai mare importanță; principalii lor generatori sunt centralele termice și transportul. În plus, fumul negru și ozonul joacă un rol major în dezvoltarea emfizemului pulmonar. Concentrațiile crescute de ozon sunt asociate cu utilizarea freonului în viața de zi cu zi (frigidere, aerosoli de uz casnic, parfumuri, forme farmaceutice de aerosoli). Pe vreme caldă, în atmosferă are loc o reacție fotochimică a dioxidului de azot (un produs al arderii combustibilului pentru transport) cu radiațiile ultraviolete, formându-se ozon, ceea ce provoacă dezvoltarea inflamației tractului respirator superior.

Mecanismul de dezvoltare a emfizemului pulmonar sub influența expunerii pe termen lung la poluanții atmosferici este următorul:

• efect direct dăunător asupra membranelor alveolare;
• activarea activității proteolitice și oxidative în sistemul bronhopulmonar, ceea ce provoacă distrugerea cadrului elastic al alveolelor pulmonare;
• creșterea producției de mediatori ai reacțiilor inflamatorii - leucotriene și citokine dăunătoare.

Riscuri profesionale, prezența infecțiilor bronhopulmonare persistente sau recurente

La persoanele în vârstă, la care emfizemul pulmonar este detectat deosebit de des, influența simultană a mai multor factori etiologici de-a lungul multor ani de viață are de obicei un efect. În unele cazuri, întinderea mecanică a plămânilor joacă un anumit rol (la muzicienii de fanfară, la sticlari).

Patogeneză

Principalele mecanisme generale de dezvoltare a emfizemului pulmonar sunt:

• perturbarea raportului normal protează/alfa1-antitripsină și oxidanți/antioxidanți către predominanța enzimelor proteolitice și a oxidanților care deteriorează peretele alveolar;
• perturbarea sintezei și funcției surfactanților;
• disfuncția fibroblastelor (conform ipotezei lui Times și colab., 1997).

Fibroblastele joacă un rol important în procesul de reparare a țesutului pulmonar. Se știe că structurarea și restructurarea țesutului pulmonar este realizată de interstițiu și de cele două componente principale ale sale - fibroblastele și matricea extracelulară. Matricea extracelulară este sintetizată de fibroblaste, aceasta conectând bronhiile, vasele, nervii și alveolele într-un singur bloc funcțional. În acest fel, țesutul pulmonar este structurat. Fibroblastele interacționează cu celulele sistemului imunitar și cu matricea extracelulară prin sintetizarea citokinelor.

Principalele componente ale matricei extracelulare sunt colagenul și elastina. Primul și al treilea tip de colagen stabilizează țesutul interstițial, al patrulea tip de colagen face parte din membrana bazală. Elastina asigură proprietăți elastice ale țesutului pulmonar. Legătura dintre diferitele molecule ale matricei extracelulare este asigurată de proteoglicani. Legătura structurală dintre colagen și elastină este asigurată de proteoglicanii decorină și dermatan sulfat; legătura dintre al patrulea tip de colagen și laminină din membrana bazală este asigurată de proteoglicanul heparan sulfat.

Proteoglicanii influențează activitatea funcțională a receptorilor de pe suprafața celulară și participă la procesele de reparare a țesutului pulmonar.

Faza incipientă a reparării țesutului pulmonar este asociată cu proliferarea fibroblastelor. Neutrofilele migrează apoi către locul țesutului pulmonar deteriorat, unde participă activ la depolimerizarea moleculelor matricei extracelulare. Aceste procese sunt reglate de diverse citokine produse de macrofagele alveolare, neutrofile, limfocite, celule epiteliale și fibroblaste. Citokinele sunt implicate în procesul reparativ - factori de creștere plachetară, factor de stimulare a coloniilor de granulocite/macrofage. Un depozit de citokine se formează în matricea extracelulară și reglează activitatea proliferativă a fibroblastelor.

Astfel, în dezvoltarea emfizemului pulmonar, un rol major îl joacă perturbarea funcției fibroblastelor și procesele adecvate de reparare a țesutului pulmonar deteriorat.

Principalele consecințe fiziopatologice ale emfizemului sunt:

• colapsul bronhiilor mici non-cartilaginoase în timpul expirației și dezvoltarea tulburărilor de ventilație pulmonară obstructivă;
• reducerea progresivă a suprafeței funcționale a plămânilor, ceea ce duce la o reducere a membranelor alveolo-capilare, o scădere bruscă a difuziei oxigenului și dezvoltarea insuficienței respiratorii;
• reducerea rețelei capilare a plămânilor, ceea ce duce la dezvoltarea hipertensiunii pulmonare.

Patomorfologie

Emfizemul pulmonar se caracterizează prin expansiunea alveolelor, a tractului respirator, o creștere generală a aerisirii țesutului pulmonar, degenerarea fibrelor elastice ale pereților alveolari și dezolarea capilarelor.

Clasificarea anatomică a emfizemului pulmonar se bazează pe gradul de implicare a acinului în procesul patologic. Se disting următoarele variante anatomice:

• emfizem acinar proximal;
• emfizem panacinar;
• emfizem distal;
• emfizem neregulat.

Forma acinară proximală este caracterizată prin faptul că bronhiola respiratorie, care este partea proximală a acinusului, este anormal mărită și deteriorată. Există două forme de emfizem acinar proximal: centrolobular și emfizem în pneumoconioza minerilor. În forma centrolobulară de emfizem acinar proximal, bronhiola respiratorie se modifică proximal față de acinus. Aceasta creează efectul unei locații centrale în lobulul pulmonar. Țesutul pulmonar distal nu este modificat.

Pneumoconioza minerilor este caracterizată printr-o combinație de fibroză pulmonară interstițială și zone focale de emfizem.

Emfizemul panacinar (difuz, generalizat, alveolar) se caracterizează prin implicarea întregului acinus în proces.

Emfizemul acinar distal se caracterizează prin implicarea predominant a canalelor alveolare în procesul patologic.

Forma neregulată de emfizem este caracterizată printr-o varietate de măriri ale acinilor și distrugerea acestora și este combinată cu un proces cicatricial pronunțat în țesutul pulmonar. Aceasta determină natura neregulată a emfizemului.

O formă specială de emfizem este bulosul. O bulă este o zonă emfizematoasă a plămânului cu un diametru mai mare de 1 cm.

Emfizemul primar include într-o anumită măsură emfizemul involutiv (senil) al plămânilor. Se caracterizează prin expansiunea alveolelor și a tractului respirator fără reducerea sistemului vascular pulmonar. Aceste modificări sunt considerate o manifestare a involuției, a îmbătrânirii.

În emfizemul pulmonar involutiv, nu există tulburări semnificative ale permeabilității bronșice; nu se dezvoltă hipoxemia și hipercapnia.

Emfizem pulmonar secundar

Emfizemul pulmonar secundar poate fi focal sau difuz. Se disting următoarele forme de emfizem focal: periscar (perifocal), infantil (lobar), paraseptal (intermediar) și emfizem unilateral al plămânului sau lobului.

Emfizemul pericardic pulmonar - apare în jurul focarelor de pneumonie, tuberculoză, sarcoidoză anterioare. Bronșita regională joacă rolul principal în dezvoltarea emfizemului focal pulmonar. Emfizemul pericardic pulmonar este de obicei localizat în zona apexului plămânilor.

Emfizemul lobar infantil este o modificare emfizematoasă a unui lob pulmonar la copiii mici, de obicei din cauza atelectaziei în alți lobi. Lobul superior al plămânului stâng și lobul mijlociu al plămânului drept sunt cel mai adesea afectate. Emfizemul lobar infantil se manifestă ca dispnee severă.

Sindromul McLeod (emfizem unilateral) - se dezvoltă de obicei după bronșiolită unilaterală sau bronșită suferită în copilărie.

Emfizemul paraseptal este un focar de țesut pulmonar modificat emfimatos, adiacent unui sept sau pleură de țesut conjunctiv compactat. Se dezvoltă de obicei ca urmare a bronșitei focale sau a bronșiolitei. Clinic, se manifestă prin formarea de bule și pneumotorax spontan.

Emfizemul pulmonar difuz secundar este mult mai important. Principala cauză a dezvoltării sale este bronșita cronică.

Se știe că îngustarea bronhiilor mici și creșterea rezistenței bronșice apar atât în timpul inspirării, cât și al expirării. În plus, în timpul expirării, presiunea intratoracică pozitivă creează o compresie suplimentară a bronhiilor deja greu de pătruns și provoacă o întârziere a aerului inspirat în alveole și o creștere a presiunii în acestea, ceea ce, în mod natural, duce la dezvoltarea treptată a emfizemului pulmonar. Răspândirea procesului inflamator de la bronhiile mici la bronhiolele respiratorii și alveole este, de asemenea, de o importanță semnificativă.

Obstrucția locală a bronhiilor mici duce la întinderea excesivă a unor zone mici de țesut pulmonar și la formarea de cavități cu pereți subțiri - bule, situate subpleural. În cazul bulelor multiple, țesutul pulmonar este comprimat, ceea ce agravează și mai mult tulburările secundare obstructive de schimb gazos. Ruptura unei bule duce la pneumotorax spontan.

În emfizemul difuz secundar, rețeaua capilară a plămânilor este redusă și se dezvoltă hipertensiune pulmonară precapilară. La rândul său, hipertensiunea pulmonară promovează fibroza arterelor mici funcționale.