Kopsuemfüseemi põhjused ja patogenees

1965. aastal kirjeldas Eriksson a1-antitrüpsiini puudulikkust. Samal ajal püstitati hüpotees seose olemasolu kohta emfüseemi tekke ja a1-antitrüpsiini puudulikkuse vahel. Loomkatses reprodutseeriti kopsuemfüseemi mudel, viies kopsudesse taimedest pärit proteolüütiliste ensüümide ekstrakte.

Primaarne difuusne kopsuemfüseem

Geneetiline alfa1-antitrüpsiini puudulikkus

A1-antitrüpsiin on seriinproteaaside, sealhulgas trüpsiini, kümotrüpsiini, neutrofiilide elastaasi, koekallikreiini, X-faktori ja plasminogeeni peamine inhibiitor. a1-antitrüpsiini geen asub 14. kromosoomi pikal harul ja seda nimetatakse PI (proteinaasi inhibiitori) geeniks. PI geeni ekspresseeritakse kahte tüüpi rakkudes – makrofaagides ja hepatotsüütides.

Alfa1-antitrüpsiini kõrgeim kontsentratsioon on vereseerumis ja umbes 10% seerumitasemest määratakse hingamisteede epiteelirakkude pinnal.

Praegu on teada 75 PI geeni alleeli. Need jagunevad nelja rühma:

• normaalne - a1-antitrüpsiini füsioloogilise kontsentratsiooni tasemega vereseerumis;
• puudulik - trüpsiini inhibiitori kontsentratsiooni tase väheneb 65% -ni normist;
• vereseerumis ei tuvastata "null" -α1-antitrüpsiini;
• Seerumis on alfa1-antitrüpsiini sisaldus normaalne, kuid selle aktiivsus elastaasi suhtes on vähenenud.

PI alleelid jagunevad samuti glükoproteiini a1-antitrüpsiini elektroforeetilise liikuvuse järgi:

• variant "A" - asub anoodile lähemal;
• "variant" - katood;
• Variant "M" on kõige levinum.

Geenivaramu põhiosa (üle 95%) moodustavad normaalse alleeli "M" kolm alatüüpi - M1, M2, M3.

PI geeni põhjustatud inimese patoloogia esineb puudulikkuse ja null-alleelide korral. a1-antitrüpsiini puudulikkuse peamised kliinilised ilmingud on kopsuemfüseem ja juveniilne maksatsirroos.

Tervel inimesel eritavad kopsudes olevad neutrofiilid ja alveolaarsed makrofaagid proteolüütilisi ensüüme (peamiselt elastaasi) koguses, mis on piisav emfüseemi tekkeks, kuid seda takistab alfa1-antitrüpsiin, mida leidub veres, bronhide eritistes ja teistes koestruktuurides.

Geneetiliselt määratud alfa1-antitrüpsiini puudulikkuse, samuti suitsetamise, agressiivsete etioloogiliste tegurite ja tööalaste ohtude põhjustatud puudulikkuse korral toimub proteolüüsi/alfa1-antitrüpsiini süsteemis nihe proteolüüsi suunas, mis põhjustab alveolaarseinte kahjustusi ja kopsuemfüseemi teket.

Tubakasuitsu mõjud

Suitsetamine põhjustab oksüdantide/antioksüdantide süsteemi tasakaalutust, kus domineerivad oksüdeerijad, mis kahjustab alveoolide seinu ja aitab kaasa kopsuemfüseemi tekkele.

Siiani on ebaselge, miks suitsetamine põhjustab emfüseemi vaid 10–15%-l suitsetajatest. Lisaks alfa1-antitrüpsiini puudulikkusele mängivad suitsetajate emfüseemi eelsoodumuse tekkimisel tõenäoliselt rolli ka teadmata tegurid (võimalik, et geneetilised).

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

Agressiivsete keskkonnategurite mõju

„Emfüseem on teatud määral keskkonnast tingitud haigus“ (AG Chuchalin, 1998). Saastunud väliskeskkonna agressiivsed tegurid (saasteained) kahjustavad mitte ainult hingamisteid, vaid ka alveolaarseinu, aidates kaasa kopsuemfüseemi tekkele. Saasteainete hulgas on suurima tähtsusega väävel- ja lämmastikdioksiidid; nende peamised tekitajad on soojuselektrijaamad ja transport. Lisaks mängivad kopsuemfüseemi tekkes suurt rolli must suits ja osoon. Osooni kontsentratsiooni suurenemine on seotud freooni kasutamisega igapäevaelus (külmikud, kodumajapidamises kasutatavad aerosoolid, parfüümid, aerosoolravimid). Kuuma ilmaga toimub atmosfääris lämmastikdioksiidi (transpordikütuse põlemisprodukt) fotokeemiline reaktsioon ultraviolettkiirgusega, tekib osoon, mis põhjustab ülemiste hingamisteede põletiku teket.

Kopsuemfüseemi arengu mehhanism pikaajalise atmosfääri saasteainetega kokkupuute mõjul on järgmine:

• otsene kahjulik mõju alveolaarsetele membraanidele;
• proteolüütilise ja oksüdatiivse aktiivsuse aktiveerimine bronhopulmonaalsüsteemis, mis põhjustab kopsualveoolide elastse raamistiku hävimist;
• põletikuliste reaktsioonide mediaatorite - leukotrieenide ja kahjustavate tsütokiinide - suurenenud tootmine.

Tööalased ohud, püsiva või korduva bronhopulmonaalse infektsiooni esinemine

Eakatel inimestel, kellel avastatakse eriti sageli kopsuemfüseemi, on tavaliselt mõju mitme etioloogilise teguri samaaegsel mõjul paljude eluaastate jooksul. Mõnel juhul mängib teatud rolli kopsude mehaaniline venitamine (puhkpilliorkestri muusikutel, klaasipuhuritel).

Patogenees

Kopsuemfüseemi peamised arengumehhanismid on järgmised:

• proteaasi/alfa1-antitrüpsiini ja oksüdantide/antioksüdantide normaalse suhte häire proteolüütiliste ensüümide ja alveooliseina kahjustavate oksüdantide domineerimise suunas;
• pindaktiivsete ainete sünteesi ja funktsiooni häire;
• fibroblastide düsfunktsioon (vastavalt Times jt hüpoteesile, 1997).

Fibroblastidel on oluline roll kopsukoe taastumisprotsessis. On teada, et kopsukoe struktureerimist ja ümberkorraldamist teostavad interstitsium ja selle kaks peamist komponenti - fibroblastid ja rakuväline maatriks. Rakuväline maatriks sünteesitakse fibroblastide poolt ning see ühendab bronhid, veresooned, närvid ja alveoolid üheks funktsionaalseks plokiks. Sel viisil struktureeritakse kopsukude. Fibroblastid interakteeruvad immuunsüsteemi rakkude ja rakuvälise maatriksiga, sünteesides tsütokiine.

Rakuvälise maatriksi peamised komponendid on kollageen ja elastiin. Esimest ja kolmandat tüüpi kollageen stabiliseerivad interstitsiaalset kude, neljandat tüüpi kollageen on osa basaalmembraanist. Elastiin annab kopsukoele elastsed omadused. Rakuvälise maatriksi erinevate molekulide vahelise ühenduse tagavad proteoglükaanid. Kollageeni ja elastiini vahelise struktuurilise ühenduse tagavad proteoglükaanid dekoriin ja dermataansulfaat; neljandat tüüpi kollageeni ja laminiini vahelise ühenduse basaalmembraanis tagab proteoglükaan heparaansulfaat.

Proteoglükaanid mõjutavad retseptorite funktsionaalset aktiivsust rakupinnal ja osalevad kopsukoe taastumisprotsessides.

Kopsukoe paranemise varajane faas on seotud fibroblastide proliferatsiooniga. Seejärel migreeruvad neutrofiilid kahjustatud kopsukoe piirkonda, kus nad osalevad aktiivselt rakuvälise maatriksi molekulide depolümerisatsioonis. Neid protsesse reguleerivad mitmesugused tsütokiinid, mida toodavad alveolaarsed makrofaagid, neutrofiilid, lümfotsüüdid, epiteelirakud ja fibroblastid. Reparatiivses protsessis osalevad tsütokiinid - trombotsüütide kasvufaktorid, granulotsüütide/makrofaagide kolooniat stimuleeriv faktor. Rakuvälises maatriksis moodustub tsütokiinide depoo, mis reguleerib fibroblastide proliferatiivset aktiivsust.

Seega mängib kopsuemfüseemi tekkes olulist rolli fibroblastide funktsiooni häire ja kahjustatud kopsukoe piisavad taastumisprotsessid.

Emfüseemi peamised patofüsioloogilised tagajärjed on:

• väikeste mitte-kõhreliste bronhide kokkuvarisemine väljahingamisel ja obstruktiivsete kopsuventilatsioonihäirete teke;
• kopsude funktsioneeriva pinna järkjärguline vähenemine, mis viib alveolaar-kapillaarmembraanide vähenemiseni, hapniku difusiooni järsu vähenemiseni ja hingamispuudulikkuse tekkeni;
• kopsude kapillaarvõrgustiku vähenemine, mis viib kopsuhüpertensiooni tekkeni.

Patomorfoloogia

Kopsude emfüseemi iseloomustab alveoolide, hingamisteede laienemine, kopsukoe õhulisuse üldine suurenemine, alveoolide seinte elastsete kiudude degeneratsioon ja kapillaaride lagunemine.

Kopsuemfüseemi anatoomiline klassifikatsioon põhineb acinuse kaasatuse astmel patoloogilises protsessis. Eristatakse järgmisi anatoomilisi variante:

• proksimaalne atsinaarne emfüseem;
• panacinaarne emfüseem;
• distaalne emfüseem;
• ebaregulaarne emfüseem.

Proksimaalset atsinaarvormi iseloomustab asjaolu, et respiratoorne bronhiool, mis on atsinuse proksimaalne osa, on ebanormaalselt suurenenud ja kahjustatud. Proksimaalse atsinaarse emfüseemi kaks vormi on tsentrilobulaarne ja emfüseem kaevurite pneumokonioosi korral. Proksimaalse atsinaarse emfüseemi tsentrilobulaarse vormi korral muutuvad respiratoorsed bronhioolid atsinuse proksimaalselt. See loob efekti tsentraalsest asukohast kopsusagaras. Distaalne kopsukude ei muutu.

Kaevurite pneumokonioosi iseloomustab interstitsiaalse kopsufibroosi ja emfüseemi fokaalsete piirkondade kombinatsioon.

Panacinaarset (hajusat, üldistatud, alveolaarset) emfüseemi iseloomustab kogu acinuse kaasamine protsessi.

Distaalset atsinaarset emfüseemi iseloomustab valdavalt alveolaarsete kanalite kaasamine patoloogilisse protsessi.

Emfüseemi ebaregulaarset vormi iseloomustab atsiinuste mitmesugune suurenemine ja nende hävimine ning sellega kaasneb väljendunud armkoe protsess kopsukoes. See põhjustab emfüseemi ebaregulaarset iseloomu.

Emfüseemi erivorm on bulloosne. Bulloos on kopsu emfüsematoosne piirkond, mille läbimõõt on üle 1 cm.

Primaarne emfüseem hõlmab teatud määral ka kopsude involutsioonilist (seniilset) emfüseemi. Seda iseloomustab alveoolide ja hingamisteede laienemine ilma kopsude veresoonkonna vähenemiseta. Neid muutusi peetakse involutsiooni ja vananemise ilminguks.

Involutsionaalse kopsuemfüseemi korral ei ole bronhide läbitavuse olulisi häireid, hüpokseemiat ja hüperkapniat ei teki.

Teisene kopsuemfüseem

Sekundaarne kopsuemfüseem võib olla fokaalne või difuusne. Eristatakse järgmisi fokaalse emfüseemi vorme: periskar (perifokaalne), infantiilne (lobar), paraseptaalne (vahepealne) ja ühepoolne kopsu- või lobeemfüseem.

Kopsude perikardiaalne emfüseem - tekib varasema kopsupõletiku, tuberkuloosi, sarkoidoosi kollete ümber. Kopsude fokaalse emfüseemi tekkes mängib peamist rolli regionaalne bronhiit. Kopsude perikardiaalne emfüseem lokaliseerub tavaliselt kopsude tipu piirkonnas.

Infantiilne lobaarne emfüseem on väikelastel esinev emfüsematoosne muutus ühes kopsusagaras, mis on tavaliselt tingitud atelektaasist teistes sagarates. Kõige sagedamini on mõjutatud vasaku kopsu ülemine ja parema kopsu keskmine sagar. Infantiilne lobaarne emfüseem avaldub raske õhupuudusena.

McLeodi sündroom (ühepoolne emfüseem) - tekib tavaliselt pärast lapsepõlves põdetud ühepoolset bronhioliiti või bronhiiti.

Paraseptaalne emfüseem on emfümatoosselt muutunud kopsukoe kolde, mis külgneb tihenenud sidekoe vaheseina või pleuraga. Tavaliselt tekib see fokaalse bronhiidi või bronhioliidi tagajärjel. Kliiniliselt avaldub see pullide ja spontaanse pneumotooraksi tekkena.

Palju olulisem on sekundaarne difuusne kopsuemfüseem. Selle arengu peamine põhjus on krooniline bronhiit.

On teada, et väikeste bronhide ahenemine ja bronhide resistentsuse suurenemine toimub nii sisse- kui ka väljahingamisel. Lisaks tekitab väljahingamisel positiivne intratorakaalne rõhk niigi raskesti läbitavate bronhide täiendavat kokkusurumist ja põhjustab sissehingatava õhu hilinemist alveoolides ning rõhu tõusu neis, mis loomulikult viib kopsuemfüseemi järkjärgulise arenguni. Olulise tähtsusega on ka põletikulise protsessi levik väikestest bronhidest hingamisteede bronhioolidesse ja alveoolidesse.

Väikeste bronhide lokaalne ummistus viib kopsukoe väikeste piirkondade ülevenituse ja õhukeseinaliste õõnsuste - pullide - moodustumiseni, mis paiknevad subpleuraalselt. Mitme pulli korral surutakse kopsukude kokku, mis süvendab veelgi sekundaarseid obstruktiivseid gaasivahetushäireid. Pulli rebend viib spontaanse pneumotooraksi tekkeni.

Sekundaarse difuusse emfüseemi korral on kopsude kapillaarvõrgustik vähenenud ja tekib prekapillaarne pulmonaalhüpertensioon. Pulmonaalhüpertensioon omakorda soodustab funktsioneerivate väikeste arterite fibroosi.