Duszność i nagłe
przypadki
w pulmonologii i
alergologii

Katedra i Zakład Medycyny

i Epidemiologii Środowiskowej

Śląska Akademia Medyczna

dr n.med. Janusz Kasperczyk

PLAN



Czynniki ryzyka powstawania chorób układu

oddechowego



fizyczne



chemiczne



biologiczne



mechaniczne



Mechanizmy działania czynników ryzyka na

układ oddechowy



Sposoby prowadzenia badań

epidemiologicznych, populacyjnych (programy)

w celu wykrycia i eliminacji czynników ryzyka i

chorób układu oddechowego.

WSTĘP

W ostatnim pięćdziesięcioleciu staliśmy się obiektami

niespotykanej dotąd w dziejach ludzkości chemizacji

naturalnego środowiska.

Zanieczyszczeniu uległy powietrze, woda i gleba.
Najszybciej jednak dają znać o sobie

zanieczyszczenia powietrza w postaci różnorodnych

objawów patologicznych układu oddechowego.

Powierzchnia dróg oddechowych, tak górnych jak i

dolnych, w tym również regionu pęcherzyków płucnych,

jest stale eksponowana na działanie środowiska

zewnętrznego. W czasie rytmu oddechowego dostaję

się do dróg oddechowych różnego rodzaju

zanieczyszczenia pod postacią aerozolu w postaci:



stałej,



płynnej



gazowej

Układ oddechowy z powodu swojej struktury i

czynności oraz ogromnej powierzchni, przez

którą kontaktuje się ze środowiskiem

zewnętrznym, jest szczególnie narażony na

penetrację różnorodnych niekorzystnych

czynników egzogennych. W związku z tym

wyposażony jest w wiele miejscowych

swoistych i nieswoistych mechanizmów

obronnych, które tej penetracji w warunkach

zdrowia skutecznie przeciwdziałają.

Penetracja szkodliwego aerozolu do układu

oddechowego człowieka jest więc znaczna;

można bowiem kupić „zdrowe żywność", lecz

oddychać musimy takim powietrzem jakie

występuje w miejscu naszej pracy i

zamieszkania.

Regiony odkładania się wdychanego
aerozolu w układzie oddechowym



jama nosowo-gardłowa, (największa depozycja
aerozolu); w tym regionie deponują przede
wszystkim cząsteczki „grube" o wymiarach
kilkunastu do kilkudziesięciu mikrometrów.



tchawica i drzewo oskrzelowe, do którego
docierają cząsteczki aerozolu o znacznie
mniejszych wymiarach, np. od 4 do 10 um.



oskrzeliki, przewody pęcherzykowe i
pęcherzyki płucne – docierają tam jedynie
aerozole o najdrobniejszych wymiarach, tzn.
poniżej 3 um.

RODZAJE ZANIECZYSZCZEŃ
POWIETRZA



pyłowe – o działaniu drażniącym,

zwłaszcza na błony śluzowe spojówek

oczu i górnych dróg oddechowych;



chemiczne - głównie dwutlenek siarki,

tlenki azotu, tlenki węgla, związki ołowiu;



biologiczne - bakterie, wirusy, grzyby,

glony, pyłki kwiatowe, nasiona.

RODZAJE ZANIECZYSZCZEŃ
POWIETRZA



Czynniki abiotyczne-

czynniki

(uwarunkowania i procesy) związane z przyrodą
nieożywioną (np. środowisko geologiczne, woda,
temperatura, światło)



SO

2

, NO

x

, pył, CO itp.



Czynniki biotyczne-

czynniki (uwarunkowania

i procesy) związane z żywymi organizmami żyjącymi w
określonym środowisku.



alergeny, bakterie, wirusy, grzyby, inne
substancje wydzielane przez organizmy żywe

ZANIECZYSZCZENIA
POWIETRZA

Stężenia zależą od:



gęstości zaludnienia,



stopnia urbanizacji,



rozwoju przemysłu,



rozpowszechnienia motoryzacji,



topografii terenu

(doliny osłonięte od wiatru)

,



warunków klimatycznych

(wiatr,

temperatura, nasłonecznienie, opady)



wykładników biometeorologicznych



pory roku



emisji z „sąsiedztwa”

PŁUCA

Płuca stanowią bramę wejściową - szlak

wnikania szkodliwych substancji ze
środowiska zewnętrznego do wnętrza
ustroju.

W naturalnych, fizjologicznych

mechanizmach oczyszczania i wydalania
szkodliwych substancji dużą rolę odgrywa:



układ śluzowo-rzęskowy,



surfaktant płucny,



wydzielina komórek Clara



makrofagi pęcherzykowe,

DZIAŁANIE NA UKŁAD
ODDECHOWY



SO

2



utleniacze - O

3

i NO

2



siarczany



pyły

Dużą agresywność w stosunku do układu

oddechowego wykazują zawiesiny pyłów wraz z

H

2

SO

4

, który może powstawać z SO

2

na drodze

reakcji fotochemicznej. Również mieszanina O

3

i

aerozolu H

2

SO

4

działa szkodliwie bardziej niż

każdy składnik z osobna. Szczególnie dobrze

poznane jest działanie smogu na układ

oddechowy

DWUTLENEK SIARKI

Jest najczęściej monitorowanym zanieczyszczeniem powietrza w Polsce.

Dwutlenek siarki jest odpowiedzialny za występowanie kwaśnych

deszczów, co powoduje zakwaszenie gleby i wód oraz niszczy florę i faunę.

ŹRÓDŁA - spalanie węgla zawierającego siarkę, benzyny, ropy naftowej

(elektrociepłownie, koksownie, kotłownie).

Stężenie w powietrzu: wieś 0-30 g/m

3

; miasto 50-100 g/m

3

Normy :

24 godzinne - 100 g/m

3

; średnioroczne - 30 g/m

3

Drogi wchłaniania: układ oddechowy
Powszechnie monitorowanymi efektami zdrowotnymi są zwiększona

zachorowalność i umieralność osobników najwrażliwszych w populacji

(osoby starsze, przewlekle chore na schorzenia sercowo-naczyniowe i dróg

oddechowych).

Ekspozycja krótkotrwała
Biologiczne znaczenie mają stężenia większe niż 250 g/m

3

utrzymujące się

dłużej niż 6h. Badania na ten temat prowadzone były w Londynie, gdzie niż

w połączeniu z mgłą spowodował nagromadzenie SO

2

, co spowodowało

zwiększenie umieralności.

Ekspozycja przewlekła
Podwyższone stężenie SO

2

zwiększa częstość zachorowań na choroby układu

oddechowego, choć rzeczywisty wpływ SO

2

ze względu na

wieloczynnikowość epidemiologii tych chorób nie można ściśle określić. Do

chorób układu oddechowego zależnych stężenia SO

2

należą: astma

oskrzelowa, przewlekłe zapalenie oskrzeli, rozedma płuc.

TLENKI AZOTU

ŻRÓDŁA - działalność wulkanów, wyładowania atmosferyczne, silniki

spalinowe i piece.

NORMY WHO: 190 - 230 g/m

3

ekspozycja krótkotrwała 1h

Stężenie naturalne: 0,4 - 9,4 g/m

3

; Miasta 30 - 130 g/m

3

Wnikają przez drogi oddechowe działając drażniąco.
Wpływ na organizm człowieka: Działa silnie drażniąco od stężenia 5-75

g/m

3

(węchem wyczuwa się stężenie 230-400 g/m

3

)

Wchłania się z płuc do krwi powodują powstawanie methemoglobiny, u

dorosłych redukowaną do Hb przy udziale reduktazy (u niemowląt układ ten

jest niewydolny). Wnikając do komórek powodują zaburzenia enzymatyczne

i utleniają lipidy powierzchniowe. Obniżają odporność i hamują odpowiedź

komórkową, ułatwiają wnikanie i działanie chorobotwórcze wirusów i

bakterii. Porażają ruchy rzęsek nabłonka migawkowego dróg oddechowych.

Obniżają zdolności żerne fagów pęcherzyków płucnych.

Objawy: Szczególnie wrażliwi na tlenki azotu są astmatycy. Powodują one u

nich zwężenie oskrzeli, także u osób chorych na chroniczne zapalenie

oskrzeli powodują zaburzenia w oddychaniu.

Ekspozycja krótkotrwała: stężenie rzędu mg/m

3

powoduje krótki okres

kichania i kaszlu, trudności w oddychaniu, łzawienie, potem 2-3 tygodniowy

okres utajenia z wyraźną poprawą i rozwija się obrzęk płuc. Narażeni na

takie stężenie są górnicy, pracownicy zakładów zbrojeniowych, artylerzyści,

spawacze.

Ekspozycja przewlekła: Powoduje prawdopodobnie zwiększoną zapadalność

na choroby układu oddechowego.

OZON

Ozon, alotropowa odmiana tlenu, jest jednym z najsilniejszych utleniaczy.
Powstaje w sposób naturalny na wysokości 30-50 km. W niewielkich

ilościach przenika do dolnych, gęstych warstw atmosfery.

Praktycznie cały występujący w przyrodzie ozon tworzy się w wyniku reakcji

chemicznych przy udziale promieniowania UV. Ozon powstaje również w

lasach iglastych w procesie utleniania terpentyny. W biosferze powstaje

w wyniku wyładowań elektrycznych, spawania łukiem elektrycznym, w

transformatorach, telewizorach, radioodbiornikach, kserokopiarkach. Ww

źródła nie mają większego wpływu na ogólną ilość ozonu, jednak w

najbliższym sąsiedztwie może to stanowić problem. Obecność ozonu w

górnych warstwach atmosfery jest rzeczą normalną i niezbędną, gdyż

absorbuje on szkodliwe nadfioletowe promieniowanie słoneczne.

Natomiast w powietrzu atmosferycznym w większym stężeniu wraz z

węglowodorami i tlenkami azotu tworzy smog.

W przemyśle używany jest do bielenia i dezynfekcji wody pitnej.
Dopuszczalne stężenie ozonu w powietrzu nie powinno przekraczać 0,24

mg/m

3

w ciągu godziny. Na terenach silnie zurbanizowanych stężenie

ozonu jest 2-3 razy wyższe od dopuszczalnego.

Wnika do ustroju przez układ oddechowy.
Powoduje: podrażnienie oczu (zapalenie spojówek); zmiany w parametrach

widzenia, zaburzenia węchu, zmiany czynności płuc (u dzieci napady

astmy), jest inhibitorem enzymów komórkowych, zmniejsza zdolność

mikrofagów do fagocytozy

TLENEK WĘGLA

Gaz lżejszy od powietrza, bezwonny, bezbarwny, bez smaku. Produkt

niecałkowitego spalania substancji zawierających węgiel. Powstaje również w

niektórych procesach biologicznych. Naturalne źródło CO to fotodysocjacja

CO2, wybuchy wulkanów, pożary. Antropogenne źródła to głównie spalanie

węgla, paliw ropopochodnych (silniki spalinowe), procesy przemysłowe, a

także utylizacja odpadów. W mieszkaniach powstaje głównie w wyniku

ogrzewania, gotowania i palenia tytoniu.

Stężenie naturalne 0,01 - 0,9 mg/m3 ; miasta do 13 mg/m3
Stężenie CO w miastach ulega dziennym wahaniom (np. poranny i

popołudniowy wzrost natężenia ruchu), wahania sezonowe (ogrzewanie

piecami domów). Najwyższe stężenia notowane są w zamkniętych

przestrzeniach (tunele, garaże, kotłownie).

Szkodliwość CO jako zanieczyszczenia wynika z wiązania się z żelazem hemu

w hemoglobinie (--> karboksyhemoglobina HbCO) i w ten sposób upośledza

przenoszenie tlenu przez krew. Przyjmuje się, że u ludzi w sposób naturalny

tylko 1% hemoglobiny przekształcony jest na HbCO. Za wartość “bezpieczną”

średnio przyjmuje się 2,5% HbCO. Ze względu na duże zapotrzebowanie

tkanki mózgowej na tlen, nawet niewielkie upośledzenie zdolności

transportowych hemoglobiny może spowodować istotne metaboliczne

niedotlenienie OUN.

OBJAWY:
W wyniku przewlekłego narażenia na niewielkie stężenie tlenku węgla

obserwuje się przede wszystkim objawy będące wynikiem niedotlenienia

mózgu:

Bóle i zawroty głowy, pogorszenie się ostrości wzroku, osłabienie słuchu (w

niewielkim stopniu), zmniejszenie sprawności myślenia logicznego

Zmniejszenie sprawności intelektualnej

PYŁY

Pyły, często uznawane za mało groźne zanieczyszczenie, stanowią

jednak w istocie swojej poważny czynnik chorobotwórczy. W

zależności od stopnia ich roz drobnienia wywołać mogą działanie

wielonarządowe. Niemniej jednak małe wymia ry cząstek pyłu

predysponują je do sedymentacji i depozycji na wszystkich

piętrach drzewa oskrzelowego i górnych dróg oddechowych.

Źródła: naturalne (erozja, pożary, sztuczne – przemysł, transport,

paleniska)

Działanie zależy od wielkości cząsteczki, stężenia i składu

chemicznego. Pochłaniają światło (rozwój bakterii, gorszy wzrost

roślin), działanie drażniące na błony śluzowe doprowadza do

przewlekłych stanów zapalnych i dalej do przewlekłego zapalenia

oskrzeli z astmą włącznie.

Pyły o działaniu zwłókniającym (pylicowym) Należą do nich

pyły pochodzenia mineralnego zawierające w swoim składzie

krzemionkę krystaliczną SiO w postaci kwarcu lub innej odmiany jak

krystobalit lub trydynid. Cząstki krzemionki krystalicznej powodują

silny wzrost tkanki łącznej. Do związków pylicotwórczych zalicza się

również niektóre krzemiany, np. azbest, talk, szkło kwarcowe itp.

Pyły o działaniu alergizującym Należą do nich głównie pyły

pochodzenia organicznego, jak zboża, bawełny, lnu, traw, krzewów,

drzew, kwiatów, chwastów, sierść zwierząt itp. Pyły te po wnik nięciu

do układu oddechowego działając jako alergen wyzwalać mogą

reakcje aler giczne zarówno w układzie oddechowym jak i na skórze.

Pyły o działaniu drażniącym Grupa ta obejmuje różne pyły z

nierozpuszczalnych ciał stałych, które po wnik nięciu do płuc

pozostają na błonach śluzowych dróg oddechowych wywołując

stany nieżytowe. Należą do nich pyły węgla kamiennego, szkła,

korundu, rudy żelaza, o ile nie zawierają wolnej krzemionki,

apatytów i fosforytów.

Pyły o działaniu toksycznym Są to głównie związki pochodzące

z syntezy chemicznej, które mogą być roz puszczalne w płynach

ustrojowych organizmu ludzkiego. Intoksykacja następuje przez

wdychanie ich w postaci aerozoli powstających podczas produkcji i

transportu. Do pyłów toksycznych zalicza się również aerozole pyłu

siarkowego, niektórych związków fluoru, ołowiu itp.

Pyły radioaktywne Do tej grupy zalicza się wszystkie aerozole

pyłowe zawierające pierwiastki promieniotwórcze. Aktywność tych

pyłów zależy od ich wielkości. Ustalono górną granicę rozdrobnienia

pyłu oddziaływującego przez wdychanie - wynosi ona 1-5 um. Za

najbardziej szkodliwe radiologicznie uznano pyły o wymiarach 1.4

um. Obie wyżej wymienione wielkości pyłów wskazują na ich

penetrację do dalszych generacji drzewa oskrzelowego i regionu

pęcherzykowego, gdzie mogą być źródłem licznych stanów

chorobowych.

CZYNNIKI BIOLOGICZNE



Alergeny pochodzenia naturalnego jak i
sztucznego



Drobnoustroje chorobotwórcze
(bakterie, grzyby, wirusy)



Drobnoustroje względnie
chorobotwórcze (Legionella)

ZMIANY MIKROKLIMATU
DOMOWEGO



Zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura



Nieodpowiednia wilgotność powietrza



Brak wentylacji, szczególnie po

termomodernizacji domu (wymiana okien)



Jonizacja powietrza (urządzania elektryczne)



Emitery zanieczyszczeń wewnątrz mieszkań

(spalanie gazu, środki chemiczne, dym

tytoniowy)

DZIAŁANIE NA UKŁAD
ODDECHOWY

Bardzo trudno rozpatrywać jest wpływ poszczególnych

czynników, ponieważ zwłaszcza w aglomeracjach

miejskich działają one łącznie.

Szczególną trudność sprawia ocena wpływu

poszczególnych gazów wchodzących w skład tzw.

mieszaniny fotochemicznej powietrza, w której

szczególną agresywnością wyróżniają się O

3

i NO

2

.

Pod ich wpływem stwierdza się morfologiczne

zmiany komórek nabłonka, makrofagów płuc nych

oraz wzrost tzw. komórek zapalnych, destrukcyjne

działanie na makrofagi, które tracą zdolności

bakteriobójcze, co wpływa na zmniejszenie funkcji

obronnej płuc i sprzyja powstawaniu infekcji i stanów

zapalnych.

CHOROBY ZWIĄZANE Z
ZANIECZYSZCZENIAMI
POWIETRZA



Przewlekłe zapalenie oskrzeli (NO

x

, SO

2

, O

3

, smog

fotochemiczny, pył, zanieczyszczenia biologiczne



Choroby alergiczne dróg oddechowych (chemizacja

środowiska, zwłaszcza domowego, zmiany w środowisku

domowym, alergeny domowe – roztocza, grzyby,

uwrażliwienie na alergeny)



Astma oskrzelowa (j.w.)



Nowotwory (pyły i gazy radioaktywne, inne substancje

drażniące, azbest)



Różne zakażenia (NO

x

, pyły, aerozole biologiczne)

Szczególnie wrażliwe na zanieczyszczenia powietrza

są dzieci i osoby starsze.

BADANIA
EKSPERYMENTALNE



Eksperymentalne na ochotnikach – wykonywane

rzadko, raczej są to ludzie zdrowi. Poddawani są

narażeniu na pojedyncze czynniki. Dlatego wyniki

niemiarodajne, bo w naturze największe problemy mają

ludzie już chorzy po narażeniu na mieszaniny gazów i

pyłów.



Badania retrospektywne – na podstawie danych

„historycznych” o zanieczyszczeniach wybiera się grupy

ludzi narażonych i nie narażonych i sprawdza się, czy

różnią się w stanie zdrowia.



Badania prospektywne – określamy stopień narażenia

na czynniki, monitorujemy je przez cały czas badania i

na koniec sprawdzamy, czy wystąpiły jakieś zauważalne

róznice w stanie zdrowia.



Rzadziej wykonywane są badania na zwierzętach –

mało wiarygodne.

DZIAŁANIA ZARADCZE



Cele do osiągnięcia – Narodowy
Program Zdrowia



Normy prawne dotyczące emisji
zanieczyszczeń powietrza, stosowanych
technologii i materiałów



Normy dotyczące higieny pomieszczeń,
niestety często nie przestrzegane w
prywatnych domach

NARODOWY PROGRAM
ZDROWIA

Zajmuje się pośrednio problemami związanymi z

układem oddechowym.

Jako główne zagrożenia zdrowia wymienia się

palenie tytoniu oraz zagrożenia w środowisku

fizycznym (zanieczyszczenia chemiczne i pyłowe)

Wśród głównych problemów zdrowotnych

wymienia się m.in. choroby układu oddechowego

(POChP, astma, zapalenia płuc)

A jako cele operacyjne do realizacji ustalono:



Cel 3. Zmniejszenie rozpowszechnienia palenia tytoniu



Cel 8. Zmniejszenie narażenia ludności na czynniki

szkodliwe w środowisku życia, pracy i nauki oraz ich

skutków zdrowotnych