Orsaker och patogenes av emfysem

År 1965 beskrev Eriksson bristen på a1-antitrypsin. Samtidigt föreslogs att det finns en koppling mellan utvecklingen av emfysem och underskottet av a1-antitrypsin. I ett djurförsök reproducerades en modell av lungemfysem genom införande av extrakt av proteolytiska enzymer från växter till lungorna.

Primär diffus emfysem

Genetiskt bestämd brist på a1-antitrypsin

A1-antitrypsin är den huvudsakliga inhibitor av serinproteaser, som inkluderar trypsin, kymotrypsin, neutrofilt elastas, vävnadskallikrein, Faktor X och plasminogen. A1-antitrypsingenen ligger på den långa armen av kromosom 14 och kallas proteinasinhibitoren (PI) -genen. PI-genen uttrycks i två typer av celler - makrofager och hepatocyter.

Den högsta koncentrationen av a1-antitrypsin finns i serum och ca 10% av serumnivån bestäms på ytan av respiratoriska epitelceller.

För närvarande finns det 75 alleler av PI-genen. De är indelade i fyra grupper:

• normal - med en fysiologisk nivå av koncentration i serum av blod a1-antitrypsin;
• bristfällig - Trypsinhämmarens koncentrationsnivå reduceras till 65% av normen.
• "Zero" -a1-antitrypsin i serum är inte bestämt;
• i serum är innehållet av a-antitrypsin normalt, men dess aktivitet mot elastas reduceras.

PI-alleler delas också in beroende på elektroforetisk rörlighet hos a1-antitrypsin glykoproteinet:

• alternativet "A" - ligger närmare anoden;
• alternativ "- katod;
• alternativet "M" - det vanligaste.

Huvuddelen av genpoolen (över 95%) består av tre undertyper av normal allel "M" - M1, M2, MZ.

Patologin hos en person på grund av PI-genen uppträder i knappa och noll-alleler. De viktigaste kliniska manifestationerna av a1-antitrypsinbrist är emfysem och juvenil cirros av levern.

I ett friskt humana neutrofiler och alveolära makrofager i lungorna utsöndrar proteolytiska enzymer (huvudsakligen elastas) i en tillräcklig mängd för utveckling av emfysem, men det hindrar alfa-1-antitrypsin, som finns i blodet, bronkialsekret och andra vävnadsstrukturer.

I genetiskt bestämd brist på alfa-1-antitrypsin, och bristen på det orsakas av rökning, aggressiva etiologiska faktorer, yrkesrisk, uppträder växelsystemet proteolys / alfa-1-antitrypsin proteolys i den riktning som orsakar skada på de alveolära väggarna och utvecklingen av emfysem.

Effekter av tobaksrök

Rökning anses vara en av de mest aggressiva faktorerna i utvecklingen av kronisk obstruktiv lungsjukdom i allmänhet och emfysem i synnerhet. Utvecklingen av emfysem hos rökare beror på det faktum att tobaksrök orsakar migrering av neutrofiler till den övre delen av luftvägarna. Neutrofiler producerar stora mängder proteolytiska enzymer elastas och katepsin, som har en destruktiv effekt på elasticiteten av alveolerna.

Dessutom ackumulerar kronisk rökning i alveolära makrofager tonhöjden av tobaksrök och bildandet av alfa-1-antitrypsin i dem minskar kraftigt.

Rökning orsakar också en obalans i oxidations- / antioxidantsystemet med en övervägande oxidant som har en skadlig effekt på de alveolära väggarna och främjar utvecklingen av emfysem.

Det är fortfarande inte klart varför rökning orsakar utveckling av emfysem bara hos 10-15% av rökarna. Förutom brist på alfa1-antitrypsin spelar vissa okända faktorer (eventuellt genetiska) som predisponerar rökning för att utveckla emfysem förmodligen en roll.

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

Effekten av aggressiva miljöfaktorer

"Emphysema är i viss utsträckning en miljöbetingad sjukdom" (AG Chuchalin, 1998). Aggressiva faktorer förorenade miljöer (föroreningar) orsakar skador inte bara på luftvägarna utan även alveolära väggar, vilket bidrar till utvecklingen av emfysem. Bland föroreningarna är svaveldioxid och kvävedioxid av största vikt, deras huvudgeneratorer är värmestationer och transport. Dessutom spelar svart rök och ozon en viktig roll vid utvecklingen av emfysem. Förhöjda ozonkoncentrationer är associerade med användning av freon i deras dagliga liv (kylskåp, hushålls aerosoler, parfymer, aerosoldosformer). Vid varmt väder i atmosfären sker en fotokemisk reaktion av kvävedioxid (förbränningsprodukten av transportbränsle) med ultraviolett, ozon bildas, vilket medför utveckling av inflammation i övre luftvägarna.

Mekanismen för utveckling av emfysem på grund av långvarig exponering för luftföroreningar är följande:

• direkt skadlig effekt på de alveolära membranen;
• aktivering av proteolytisk och oxidativ aktivitet i bronkopulmonärt system, vilket orsakar förstöring av den elastiska ramen hos lungalveolerna;
• ökad produktion av mediatorer av inflammatoriska reaktioner - leukotriener och skadliga cytokiner.

Arbetsrisker, förekomst av uthållig eller återkommande bronkopulmonal infektion

Hos äldre människor, vars emfysem detekteras speciellt ofta påverkas samtidig effekten av flera etiologiska faktorer under många år av livet. I vissa fall spelas en viss roll av mekanisk sträckning av lungorna (hos musiker av mässingsband, glasblåsare).

Patogenes

De viktigaste gemensamma mekanismerna för utveckling av emfysem är:

• brott mot det normala förhållandet mellan proteas / alfa1-antitrypsin och oxidanter / antioxidanter till övervägande av väggskadliga alveoler av proteolytiska enzymer och oxidanter;
• störning av syntes och funktion av ytaktivt medel;
• dysfunktion av fibroblaster (enligt hypotesen av Times et al., 1997).

Fibroblaster spelar en viktig roll vid reparation av lungvävnad. Det är känt att struktureringen och omstruktureringen av lungvävnad beror på interstitiell och dess två huvudkomponenter - fibroblaster och extracellulär matris. Den extracellulära matrisen syntetiseras av fibroblaster, den binder bronkierna, kärlen, nerverna och alveolerna till ett enda funktionellt block. Således är lungvävnaden strukturerad. Fibroblaster interagerar med celler i immunsystemet och extracellulär matris genom syntesen av cytokiner.

Huvudkomponenterna i den extracellulära matrisen är kollagen och elastin. Den första och tredje typen av kollagen stabiliserar interstitiell vävnad, den fjärde typen av kollagen är en del av det basala membranet. Elastin ger elastiska egenskaper hos lungvävnaden. Förhållandet mellan de olika molekylerna i den extracellulära matrisen tillhandahålls av proteoglykaner. Det strukturella förhållandet mellan kollagen och elastin tillhandahålls av proteoglykaner med decorin och dermatan-sulfat; Förhållandet mellan den fjärde typen av kollagen och laminin i basalmembranet bärs av proteoglykan-heparansulfat.

Proteoglykaner påverkar den funktionella aktiviteten hos receptorer på cellytan och är involverade i reparation av lungvävnad.

Den tidiga fasen av reparation av lungvävnad är associerad med proliferationen av fibroblaster. Därefter migrera neutrofiler till den skadade lungvävnadsplatsen, där de aktivt deltar i depolymerisationen av extracellulära matrismolekyler. Dessa processer regleras av olika cytokiner framställda av alveolära makrofager, neutrofiler, lymfocyter, epitelceller, fibroblaster. Den reparativa processen innefattar cytokiner - trombocyttillväxtfaktorer, kolonistimulerande faktor för granulocyter / makrofager. Cytokin depot bildas i den extracellulära matrisen och reglerar den proliferativa aktiviteten hos fibroblaster.

Under utvecklingen av emfysem spelas således en viktig roll av dysfunktion av fibroblaster och adekvata reparationsprocesser av skadad lungvävnad.

De huvudsakliga patofysiologiska konsekvenserna av emfysem är:

• kollapsa (små kollaps) av små, fria bronkialrör vid utandning och utveckling av brott mot lungventilation av obstruktiv typ;
• en progressiv minskning av lungs funktionella yta, vilket leder till minskning av alveolära kapillärmembran, en kraftig minskning av syrediffusion och utveckling av andningsfel.
• Reduktion av lungans kapillärnätverk, vilket leder till utveckling av lunghypertension.

Pathomorphology

Emfysem kännetecknas av expansion av alveolerna, andningsvägarna, en generell ökning luftighet lungvävnad degenerering av de elastiska fibrerna i alveolära väggar, zapustevaniem kapillärer.

Den anatomiska klassificeringen av emfysem är baserad på graden av involvering av acinus i den patologiska processen. Följande anatomiska varianter är utmärkande:

• proximalt akinaremfysem;
• panacinar emfysem;
• distalt emfysem;
• oregelbundet emfysem.

Den proxima acinarformen kännetecknas av att andningsbronkiolen, som är den proximala delen av acinusen, är onormalt förstorad och skadad. Två former av proximalt akinaremfysem är kända: centrolobulära och emfysem vid pneumokonios av gruvarbetare. I den centrilobulära formen av proximalt akinaremfysem förändras respiratoriska bronkioler proximalt till acinus. Detta skapar effekten av en central plats i lungens lopp. Den distalt placerade lungvävnaden förändras inte.

Pneumokonios av gruvarbetare kännetecknas av en kombination av interstitiell lungfibros och fokaliteter av emfysem.

Panacinar (diffus, generaliserad, alveolär) emfysem kännetecknas av involveringen av hela acinus i processen.

Distalt akinaremfysem kännetecknas av involvering i den patologiska processen av övervägande alveolära kurser.

Den oregelbundna (oregelbundna) formen av emfysem kännetecknas av en mängd ökning av akini och deras förstörelse och kombineras med en uttalad cikatricial process i lungvävnaden. Detta medför emfysemets oregelbundna karaktär.

En speciell form av emfysem är bullous. Bulla är lymfets emfysem med en diameter på mer än 1 cm.

I viss utsträckning kan ofrivilligt (senilt) emfysem i lungorna hänföras till primär emfysem. Det kännetecknas av expansionen av alveolerna och luftvägarna utan minskning av lungans vaskulära system. Dessa förändringar betraktas som en manifestation av involution, åldrande.

Med involute emfysem finns inga signifikanta brott mot bronkialpermeabilitet, hypoxemi och hyperkapni utvecklas inte.

Sekundär emfysem i lungorna

Sekundärt emfysem kan vara fokal eller diffus. Fördela följande former focal emfysem: okolorubtsovaya (perifocal), spädbarn (andel) paraseptalnaya (interstitiell) och unilateral emfysem eller lung lob.

Cirkelskinnets lungemfysem - förekommer runt lunginflammation, tuberkulos och sarkoidos. Huvudrollen i utvecklingen av lungfokusens emfysem spelas av regional bronkit. Långtemfysem i cirkelskenan är vanligen lokaliserat i lungans topp.

Infantilt fraktionellt emfysem är en emfysemförändring i en lung hos unga barn, vanligtvis på grund av atelektas i andra lober. Oftast påverkar den övre delen av vänster lunga och den mellersta loben till höger. Infantiös lobar emfysem uppträder som uttalad dyspné.

MacLeod syndrom (unilateralt emfysem) - utvecklas vanligtvis efter barndom som lider av ensidig bronkiolit eller bronkit.

Paraseptalemfysem är fokus för emfysemmodifierad lungvävnad intill en stram bindvävsseptum eller pleura. Vanligtvis utvecklas som ett resultat av brännvågsbronkit eller bronkiolit. Kliniskt manifesterad av bildandet av bullae och spontan pneumothorax.

Betydligt viktigare är sekundär diffus emfysem i lungorna. Den främsta orsaken till utvecklingen är kronisk bronkit.

Det är känt att förträngning av små bronker och ökning av luftvägsmotståndet inträffar både under inandning och under utandning. Dessutom, under utandning positivt inre brösttryck skapar ytterligare kompression och utan dålig ypperlig bronker och orsakar en fördröjning i den inandade luften och alveolära tryckökning däri, vilket naturligtvis leder till en gradvis utveckling av lungemfysem. Essential är också spridningen av inflammation till de små luftvägarna för andnings bronkiolerna och alveolerna.

Lokal obstruktion av små bronkier leder till överbeläggning av små områden av lungvävnad och bildandet av tunnväggiga hålrum - bullae, som ligger subpleuralt. Med flera bullae komprimeras lungvävnad, vilket förvärrar ytterligare sekundära obstruktiva störningar av gasutbyte. Rupturen av bulla leder till spontan pneumotorax.

Med sekundärt diffus emfysem, det finns en minskning i lungans kapillärnätverk, utvecklas prekapillär lunghypertension. I sin tur bidrar lunghypertension till fibros av fungerande lilla artärer.