Patofizjologia układu

oddechowego

©Jacek M. Witkowski

2006

Wykład 14

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

2

Fizjologia

• Podstawowa czynność – wymiana

gazów (O

2

, CO

2

) pomiędzy krwią

a środowiskiem

• Regulacja równowagi

kwasowo-zasadowej

• Regulacja równowagi wodno-

elektrolitowej

– 5000 m

2

powierzchni

– Obróbka >10,000 L powietrza /

dzień…!

– Filtracja, nawilżanie,

wyjaławianie...

• Regulacja ciśnienia krwi

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

3

• Struktura płuc jest

ściśle
podporządkowana
ich funkcji:

• Znaczna

powierzchnia
wymiany gazowej

• Bardzo cienka

bariera pomiędzy
krwią a powietrzem

• Elementy mięśniowe

i sprężyste

Fizjologia

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

4

Warunki prawidłowego działania

układu oddechowego

• Prawidłowy dopływ/odpływ

powietrza do/z obszaru wymiany
gazowej (l/min)

• Drożność
• Sprężystość i podatność
• Układ mięśniowy
• Układ nerwowy

• Niezakłócona wymiana gazowa

przez barierę krew/powietrze

• Struktura, surfaktant
• Ciśnienia parcjalne O

2

i CO

2

• Prawidłowy przepływ krwi (perfuzja)

przez obszar wymiany gazowej

• Objętość i szybkość perfuzji

– Stan naczyń i serca

PRZESTRZEŃ

MARTWA

OBSZAR

WYMIANY

GAZOWEJ

PERFUZJA

CZYNNOŚCIOW

A

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

5

Warunki „pracy” i środowisko

wewnętrzne płuc sprzyjają

patologii

• Zwężenia dróg oddechowych –

utrudnienie przepływu powietrza

• Martwa przestrzeń

• Zmniejszenie powierzchni

oddechowej

• Uszkodzenie bariery krew-

powietrze

• Zaburzenia krążenia płucnego

OSTRA LUB PRZEWLEKŁA

NIEWYDOLNOŚĆ

ODDECHOWA

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

6

Grupy zaburzeń prowadzących

do niewydolności oddechowej

• Obturacyjne
• Restrykcyjne
• Mieszane

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

7

Obturacja

• ZABURZONY

(zredukowany)

dopływ/odpływ

powietrza do/z części

obszaru wymiany

gazowej (↓l/min)

• Niezakłócona wymiana

gazowa przez barierę

krew/powietrze

• Prawidłowy przepływ krwi

(perfuzja) przez obszar

wymiany gazowej

Np. rozrost nowotworowy
wewnątrz- lub okołooskrzelowy,
ciało obce,
skurcz mm. oskrzeli(ków)…

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

8

Restrykcja

• Prawidłowy dopływ/odpływ

powietrza do/z obszaru
wymiany gazowej (l/min)

• Zakłócona wymiana

gazowa przez barierę
krew/powietrze
(

zmniejszona dostępność

czynnej powierzchni
wymiany gazowej

) LUB

• Zmniejszony przepływ

krwi (perfuzja) przez
obszar wymiany gazowej

Np. zapalenia płuc, rozedma płuc,
ARDS

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

9

Stany mieszane

• Dychawica oskrzelowa
• Przewlekła obturacyjna choroba

płuc

• Serce płucne

• Zapalenia płuc

• Obrzęk płuc
• Nowotwory

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

10

Choroby układu oddechowego

-systematycznie:

• Drogi oddechowe

– Zapalenie oskrzeli, oskrzelików (bronchitis, bronchiolitis)

– Rozstrzenie (bronchiectasis)

– Nowotwory (raki, pochodzenie ‘lokalne’)

• Miąższ płuc

– Zapalenia płuc

– Ropnie, GRUŹLICA

– Choroba błon hialinowych

(HMD & ARDS)

– Pylice

– Nowotwory (pochodzenia lokalnego i przerzutowe)

• Opłucna:

– Zapalenia, zmiany wysiękowe (m.in. gruźlica)

– Nowotwory (np. mesothelioma)

Infekcje

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

11

Zapalenia płuc

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

12

Etiologia zapaleń płuc

• Obniżona oporność (nieswoista) i/lub odporność

• Obrona wewnątrzpęcherzykowa - AIDS
• BALT
• Infekcja  płatowe (odoskrzelowe) zapalenie płuc

• Zaburzenia oczyszczania lub drożności dróg

oddechowych

– Odruch kaszlowy – śpiączka, porażenie
– Uszkodzenie śluzówki – palenie papierosów,

aspiracja substancji toksycznych, gorącego
powietrza

– Obrzęk płuc – niewydolność serca, zator.
– Ciała obce, guzy

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

13

Typy zapaleń płuc

Etiologiczne:

• zakaźne

– wirusowe
– bakteryjne
– gruźlicze
– grzybicze

• niezakaźne

– toksyny (chemiczne)
– fizyczne (ofiar

pożarów)

– aspiracyjne

Morfologiczne:
• Płatowe
• Odoskrzelowe
• Śródmiąższowe

Czas trwania
• ostre
• przewlekłe

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

14

Ostre zapalenia płuc

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

15

Płatowe zapalenie płuc:

• Dotyczy całego płata (ów),

• Wysięk  ORGANIZACJA (konsolidacja )

• Przyczyny: 45-95% - Streptococcus

pneumoniae (u osób w podeszłym

wieku, chorych na cukrzycę typu II i

alkoholików - Klebsiella)

• Objawy: wysoka gorączka, rdzawa

plwocina, ból opłucnowy, niewydolność

oddechowa.

• Okresy choroby:

– 1 dzień: ZAPALENIE

– rozszerzenie

naczyń  przekrwienie

– 2 dzień : zwątrobienie czerwone

wysięk, erytrocyty

– 4 dzień: zwątrobienie szare

neutrofile, makrofagi

– 8+ dni: powrót do zdrowia

–

eliminacja wysięku i makrofagów

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

16

Co się dzieje w pęcherzykach

płucnych w czasie płatowego

zapalenia?

• S. pneumoniae wywołują apoptozę, a

wydzielające pneumolizynę także nekrozę

nabłonka pęcherzyków i oskrzelików

• Apoptoza wywołana przez S. pneumoniae

nie zależy od aktywacji kaspazy 3

• Indukcja apoptozy nabłonka

pęcherzykowego zależy od kaspazy 6, 8,9 i

proteaz cysteinowych (kalpain)

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

17

Przekrwien

ie i wysięk

Wyleczeni

e

Zwątrobienie

czerwone

Zwątrobienie

szare

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

18

Odoskrzelowe zapalenie płuc

• Wiek: dzieciństwo i

starość

• Czynniki infekcyjne:

gronkowiec, paciorkowiec,

pneumokoki i

Haemophilus influenzae

• Organizacja wysięku -

ogniskowa –

NIE

OGRANICZONA ANATOMIĄ

PŁATÓW

• Możliwe ropne zapalenie
• Zwykle obustronne
• Głównie w dolnych

odcinkach płuc

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

19

Porównanie

ODOSKRZELOWE:

• Dzieciństwo/starość
• Wtórne
• Obie płcie
• Staph, Strep, H.infl.
• Organizacja ogniskowa
• Wokół oskrzeli(ków)
• Nie ograniczone

barierami
anatomicznymi.

• Zwykle obustronne.

PŁATOWE:

• Średni wiek – 20-50
• Pierwotne
• Głównie płeć męska
• 95% Pneumokoki/Klebs
• Organizacja w całym

płacie

• Rozlane
• Ograniczone barierami

anatomicznymi

• Zwykle jednostronne

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

20

Śródmiąższowe/atypowe zapalenie

płuc

• Pierwotne atypowe

zapalenie płuc przy

zachowanej

odporności

(Mykoplazma lub

Chlamydia)

• Śródmiąższowe

zapalenie płuc

• Osoba z niedoborem

odporności:

Pneumocystis carinii;

CMV

• Zachowana odporność:

Influenza A

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

21

– Naciekanie przegród

przez komórki
jednojądrzaste

– Wnętrze pęcherzyków

‘puste’ lub
wypełnione płynem
bogatobiałkowym z
nielicznymi
komórkami zapalnymi

Śródmiąższowe

zapalenie płuc

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

22

Limfocyty
naciekają
ce
przegrodę

Śródmiąższowe zapalenie płuc

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

23

Przewlekłe zapalenie płuc

• Przewlekły naciek z komórek limfoidalnych,

makrofagów

• Brak typowych okresów
• Zniszczenie tkanki płucnej – jamy, ropnie

itd.

• Czynniki infekcyjne:

– Mycobacterium tuberculosis
– Histoplasma capsulatum
– Aspergillosis
– Actinomyces

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

24

Patogeneza objawów klinicznych

Z.P.

• Tachypnoea, Dyspnoea, Kwasica oddechowa

 płuca bezpowietrzne – zmniejszone

utlenowanie krwi.

• Stłumiony odgłos opukowy

– wysięk 

organizacja

• Rdzawa plwocina

– erytrocyty i komórki

zapalne

•

• Gorączka

– mediatory zapalenia

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

25

Powikłania zapaleń płuc

• Ropnie płuc

– Ograniczona ropna martwica

– Prawe płuco - poaspiracyjne

– Powikłanie infekcji Staphylococcus; Klebsiella;

Pneudomonas

• Zapalenie i wysięk opłucnowy

– Zapalenie opłucnej ( Streptococcus pneumoniae)

– Wysięk (zwłaszcza choroby wywoływane przez

riketsje)

• Ropniak opłucnej

– Ropa w przestrzeni opłucnowej

• Posocznica

ZESPÓŁ OSTREJ

NIEDOMOGI ODDECHOWEJ

ACUTE RESPIRATORY

DISTRESS SYNDROME

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

27

Inne nazwy:



Adult

Respiratory
Distress
Syndrome



Da Nang Lung



Transfusion Lung



Post Perfusion

Lung



Shock Lung



Traumatic Wet

Lung

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

28

CHARAKTERYSTYKA

• Ostra niedomoga oddechowa
• Sinica nie odpowiadająca na terapię

O

2

• Obniżona podatność płuc
• Rozlane nacieki miąższowe

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

29

Czynniki sprawcze

• Wstrząs
• Aspiracja zawartości żołądka
• Duży uraz
• Zakażenia
• Inhalacja toksycznych gazów lub

dymu

• Leki i trucizny
• inne

ŚMIERTELNOŚC: 40 – 60 %

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

30

Okresy choroby - 1

• Faza ostra, wysiękowa

– Nagły początek

niewydolności oddechowej

– Rozlane uszkodzenie

pęcherzyków płucnych z

naciekaniem przez

komórki zapalne

– Tworzenie błon

hialinowych

– Uszkodzenie włośniczek

– Wysokobiałkowy płyn

obrzękowy w

pęcherzykach

– Zniszczenie nabłonka

pęcherzykowego

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

31

• Faza podostra, proliferacyjna:

– Trwająca hipoksemia
– Rozwój hiperkapnii (↑CO

2

)

– Włóknienie pęcherzyków

płucnych

– Dalsze zmniejszenie podatności

płuc

– Nadciśnienie płucne

Okresy choroby - 2

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

32

• Faza przewlekła

– Zamknięcie pęcherzyków i

oskrzelików a także włośniczek

płucnych

• Faza powrotu do zdrowia

– Stopniowa normalizacja

hipoksemii

– Poprawa podatności płuc
– Zanik zmian radiologicznych

Okresy choroby - 3

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

33

PATOGENEZA ARDS - 1

• Czynnik sprawczy
• Mediatory zapalenia

– Uszkodzenie śródbłonka drobnych

naczyń płuc

– Uszkodzenie nabłonka pęcherzykowego
– Wzrost przepuszczalności nabłonka

pęcherzykowego  obrzęk

pęcherzyków

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

34

• Zasadnicza rola neutrofilów i

makrofagów

• Uszkodzenie płuc związane z

nadmierną odpowiedzią zapalną i
niekontrolowanym uwolnieniem
mediatorów zapalenia

• Dopełniacz
• Cytokiny: TNF-, IL-1, IL-6
• Platelet activation factor PAF
• Eikozanoidy: prostacykliny, leukotrieny,

tromboksan

• Wolne rodniki
• NO

PATOGENEZA ARDS - 2

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

35

Główne mechanizmy ARDS

• Zaburzenia wymiany gazowej
• Dostarczanie i zużycie tlenu
• Interakcje sercowo-płucne
• Wielonarządowość

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

36

Zaburzenia wymiany gazowej w ARDS

• Hipoksemia: główny wyznacznik

ARDS

– Wzrost przepuszczalności

włośniczek

– Wysięk śródmiąższowy i

pęcherzykowy

– Uszkodzenie surfaktantu
– Obniżenie FRC (functional residual

capacity)

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

37

Dostarczanie i zużycie tlenu w ARDS

• Patologiczna zależność od przepływu

– Rozprzężenie zależności oksydatywnej
– Zużycie tlenu przez systemy oksydaz nie

produkujące ATP

– Wydłużenie dystansu dyfuzji O

2

pomiędzy włośniczką a pęcherzykiem

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

38

Interakcje sercowo-płucne w ARDS

• A = nadciśnienie płucne = wzrost obciążenia

następczego prawej komory

• B = Sztuczna wentylacja z użyciem wysokich

wartości PEEP (positive end expiration
pressure) obniża obciążenie wstępne

• A+B = obniżenie pojemności minutowej

serca = zmniejszona perfuzja

© JMW 2006 EKSTRA
NET AMG

39

KONIEC