CHOROBY UKŁADU ODDECHOWEGO

Patofizjologia ogólna

Proces oddychania (wymiany gazowej) dzieli­my na:

• oddychanie zewnętrzne polegające na wymianie gazowej pomiędzy powietrzem atmosferycznym a kapilarami płucnymi

oddychanie wewnętrzne, zależne od wymiany gazowej pomiędzy kapilarami krą­żenia systemowego a tkankami.

Funkcje oddychania zewnętrznego są możliwe dzięki trzem elementom składowym: wentyla­cji, dyfuzji gazów przez błonę pęcherzykowo-wlośniczkową i przepływowi płucnemu krwi (perfuzji). Nieprawidłowości w zakresie każde­go z tych układów powodują upośledzenie oddychania zewnętrznego i wewnętrznego. Przepływ powietrza i krwi przez płuca w spo­czynku wynosi odpowiednio 4 i 5 l/min. Przy wysiłku wzrasta do 100 i 25 l/min. Płuca speł­niają swoją funkcję automatycznie utrzymując PaC0₂ w stałych granicach. Obszar wymiany gazowej (pęcherzykowy)

0 wadze 250 g ma powierzchnię wymiany około 75 m². Przez płuca dziennie przepływa około 6000 I powietrza w spoczynku, zaś znacznie więcej przy wysiłku. Stwarza to znaczną ekspozycję płuc na środowiskowe czynniki toksyczne i zakaźne.

W celu zapobie­żenia uszkodzeniom płuc i infekcjom układ oddechowy wykształcił liczne mechanizmy obronne, będące wynikiem interakcji wielu czynników komórkowych i humoralnych.

Własności statyczne płuc

Strukturalnie płuca stanowią narząd elastyczny dzięki specjalnemu układowi włókien kolagenu i

elastyny. Powietrze dostaje się do płuc wtedy, gdy skutkiem zwiększenia objętości klatki pier­siowej, ciśnienia w jamach opłucnych zmniej­szają się. Zależy to od struktury klatki piersio­wej i podatności tkanki płucnej.

Przepływ powietrza w drogach oddechowych ma zwykle charakter burzliwy, zależy nie tylko od gęstości gazu, ale także od gradientu ciśnień.

Opór dla przepływu powietrza zależy od szeregu czynników. Skurcz oskrzeli (astma) lub zwężenie ich światła przez przerost śluzówki (zapalenie oskrzeli) znacznie zwiększają opory przepływu. Największy opór dla przepływu powietrza stwa­rzają średniej wielkości oskrzela, małe - z powo­du wzrostu pola powierzchni przekroju - znacz­nie mniejszy. Dzięki siłom elastycznym tkanki śródmiąższowej w czasie wdechu wzrost obję­tości klatki piersiowej zwiększa średnice oskrzelików.

Odwrotnie, przy spadku objętości w trak­cie wydechu, pole powierzchni przekroju oskrze­li zmniejsza się i wzrasta opór przepływu.

Cho­rzy z chorobami obturacyjnymi płuc oddychają przy dużych objętościach płuc, dzięki czemu maksymalne siły włókien elastycznych zwiększa­ją średnicę oskrzeli powodując spadek oporu przepływu (ryc. 5.1).

W analizie fizycznej przepływu powietrza zakłada się, że drogi oddechowe stanowią układ sztywnych przewodów, a przecież drogi oddechowe łatwo ulegają zamknięciu przy wzroście ciśnienia okołooskrzelowego.

Ta zdol­ność do zamknięcia światła oskrzeli jest szcze­gólnie ważna w przepływie powietrza podczas wysiłku i jest niezależna od pewnego etapu od siły skurczu mięśni wydechowych.

U chorych z dusznością wydechową zauważono, że skurcz mięśni wydechowych poprawia wen­tylację płuc w początkowym okresie duszności, natomiast nie ma prostej zależności pomiędzy wentylacją a pracą mięśni oddechowych. Tłu­maczy to hipoteza punktu wyrównania ciśnień (egual point pressure). W oddychaniu spoczynkowym

Ryc. 5.1. Krzywe zależności ciśnienie - objętość w chorobach obturacyjnych i śród miąższowych płuc

ciśnienia w jamach opłucnowych są ujemne (-4/-8 mmHg). Ciśnienia okołooskrzelowe są zbliżone do ciśnienia w jamach opłucno­wych, co pozwala utrzymać właściwą średnicę oskrzeli. Podczas nasilonego wydechu ciśnienia w jamach opłucnowych stają się dodatnie, podobnie jak ciśnienia okołooskrzelowe. Z chwilą, kiedy ciśnienia te zrównoważą się z ciśnieniem w drogach oddechowych, docho­dzi do tzw. punktu wyrównania ciśnień i dyna­micznego zamykania światła oskrzeli. Im sil­niejszy jest wydech, tym bardziej nasila się ten­dencja do zamknięcia oskrzeli, a przepływ powietrza staje się niezależny od wysiłku mię­śni oddechowych. Głównym czynnikiem odpo­wiedzialnym za wydech są siły elastyczne płuc. W rozedmie wskutek zniszczenia tkanki włók­nistej i wzrostu podatności płuc dochodzi do zahamowania przepływu przy wyższych objętościach płuc. Przeciwnie, u osób z chorobami śródmiąższowymi (wzrost oporów elastycz­nych) przepływ powietrza jest duży przy małych objętościach płuc. W przypadku chorób obturacyjnych (np. przewlekłe zapalenie oskrzeli, astma oskrzelowa) opór przepływu rośnie i punkt wyrównania ciśnień występuje przy wysokich objętościach płuc.

Koszt tlenowy oddychania osoby zdrowej wynosi zwykle 2% podstawowego zużycia tlenu. Dopiero przekroczenie wartości wentyla­cji >70 l/min zwiększa wyraźnie koszt tlenowy oddychania.

U chorych z rozedmą podstawowy koszt tlenowy oddychania jest tak wysoki, że dwukrotne zwiększenie wentylacji może wyzwolić hipoksemię.

Równowaga wentylacja/perfuzja płuc w chorobach układu oddechowego

Przepływ powietrza (wentylacja, V) i przepływ krwi (perfuzja, Q) przez płuca nie jest równo­mierny.

U ludzi zdrowych przepływ zależy od sił grawitacyjnych, zwiększając się w kierunku od szczytu do podstawy płuca w pozycji stojącej.

Ponadto przepływ krwi może się zmienić wsku­tek spowodowanego przez hipoksję skurczu naczyń płucnych, zależnego od ciśnienia parcjal­nego 0₂ w pęcherzykach. Mechanizm ten jest niezwykle efektywny w regulacji miejscowego przepływu krwi i nie zmienia średniego ciśnienia krążenia płucnego, gdy dotyczy mniej niż 30% naczyń krążenia płucnego.

Dzięki powyższym mechanizmom dochodzi do utrzymania prawi­dłowej równowagi V/Q.

Przekroczenie tej warto­ści, np. w zatorowości płucnej powoduje wzrost średniego ciśnienia w krążeniu płucnym.

U osób zdrowych średni stosunek wentylacji do przepływu wynosi około 0,8 (4 l/min wentyla­cja pęcherzykowa i 5 l/min przepływ).

W pozy­cji stojącej, dzięki siłom grawitacji, współczyn­nik ten jest wysoki w szczytach płuc (3,3), a niski przy ich podstawie (0,6).

Zaburzenia proporcji V/Q obejmują pęcherzyki, w których skrajnymi sytuacjami są: 1. Wartość V/Q bardzo wysoka (wentylacja bez przepływu, tj. pęcherzykowa przestrzeń martwa).

W chorobach naczyń krążenia płuc­nego lub zatorowości płucnej zwiększa się znacznie pęcherzykowa przestrzeń martwa (wentylacja daremna), co powoduje spadek Pa0₂ i wzrost PaC0₂.

Ośrodek oddechowy w tej sytuacji zwiększa wentylację minutową do wyrównania prawidłowego poziomu PaC0₂, na który wrażliwe są jego chemoreceptory oraz poprawia, choć nie normalizuje Pa0₂.

2. Wartość V/Q niska lub V/Q = 0 (przepływ bez wentylacji, tj. przeciek). Do przecieku krwi żylnej dochodzi w przypadku niedodmy płuc, zapalenia płuc, w obrzęku płuc, kiedy to utrzy­mana jest perfuzja przy istotnie zmniejszonej lub braku wentylacji. Wpływ fizjologiczny prze­cieku na wymianę gazową jest jednak różny od zaburzeń w wentylacji daremnej - dochodzi do gwałtownego spadku tętniczego Pa0₂ z nie­wielkim wzrostem PaC0₂. Zwiększona wentyla­cja innych obszarów płuc w tej sytuacji prowa­dzi do obniżenia PaC0₂, ale nie wzrostu Pa0₂, co wynika przede wszystkim z większej zdolno­ści dyfuzyjnej dla C0₂. Krew przepływająca przez obszary prawidłowo wentylowane i per-fundowane jest w pełni wysycona tlenem i zwiększenie wentylacji oraz wzrost P_A0₂ (np. podanie tlenu) nie wpływa znacząco na wzrost wysycenia Hb tlenem oraz nie poprawia warto­ści Pa0₂, ponieważ przeciek żylny omija wenty­lowane pęcherzyki i bezpośrednio miesza się z krwią tętniczą. Klinicznie ważnym jest, że w hipoksemii spowodowanej znacznym przecie­kiem, nawet niewielki wzrost tętniczego Pa02 zwiększa znacznie zawartość tlenu w krwi tęt­niczej i poprawia utlenowanie tkanek, ponie­waż zmiany zachodzą na ramieniu wstępują­cym krzywej dysocjacji hemoglobiny. Pomiar ciśnienia parcjalnego gazów (patrz niżej) stanowi jeden ze sposobów wykrywania zaburzeń wentylacji. Szczególną wartość ma tu ocena różnicy pomiędzy ciśnieniem parcjalnym tlenu w pęcherzykach i krwi tętniczej A P0₂ (P_A0₂ - Pa0₂). Przy prawidłowym V/Q następu­je wyrównanie ciśnień parcjalnych gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią tętniczą. Z powodu przecieku krwi przez żyły oskrzelowe Pa0₂ jest nieco niższe niż P_A0₂ (o 5-8 mmHg). Wzrost gradientu ciśnień jest dowodem na istnienie obszarów o niskim V/Q i przecieku krwi żylnej.

Badanie czynności układu oddechowego

Spirometria

Badanie spirometryczne jest prostym sposo­bem oceny właściwości mechanicznych oddy­chania. Dostarcza ono danych o typie i stopniu zaburzeń wentylacji. Spirometrię dzielimy na statyczną i dynamiczną. Próby statyczne obej­mują pomiary objętości i pojemności płuc.

Testy dynamiczne oceniają przepływ powietrza w czasie natężonego wydechu. Najważniejszą z nich jest natężona objętość wydechowa jednosekundowa (FEV₁) wyrażana jako procent FVC (tzw. test Tiffeneau - FEV₁%FVQ. U zdrowych zawiera się ona w zależności od płci i wieku w granicach 65-85%. Stosunek FEV₁/FVC poniżej normy świadczy o zaburzeniach obturacyjnych.

Innym ważnym testem dynamicznym jest bada­nie krzywej przepływ/objętość płuc. Próba ta określa zależność pomiędzy zmianami objętości a mierzonym w l/s przepływem powietrza w drogach oddechowych. Z krzywej przepływ/ objętość można odczytać szczytowy przepływ wydechowy (PEF) oraz wartości maksymalnych przepływów wydechowych w punktach odpo­wiadających 25, 50 i 75% FVC. Oznacza się je odpowiednio MEF75, MEF 50 i MEF25, gdzie 75, 50 i 25 oznaczają wyrażoną w procentach część powietrza pozostająca jeszcze w płucach w momencie pomiaru. Na podstawie tych wskaź­ników można z przybliżeniem określić lokalizację zaburzeń obturacyjnych. Na przykład dla oceny drożności drobnych oskrzeli (<2 mm średnicy) ważne są maksymalne przepływy w połowie i 1/4 objętości płuc(MEF₅₀ i MEF₂₅). Spadek ich wartości (zwłaszcza MEF₂₅) świadczy o zwężeniu obwodowych odcinków oskrzeli, co jest wcze­snym objawem zaburzeń wentylacji typu obturacyjnego.

Badanie spirometryczne pozwala na rozpo­znanie dwu zasadniczych postaci chorób płuc: obturacyjnej i restrykcyjnej.

Schorzenia obturacyjne układu oddechowego prowadzą do spadku szybkości przepływu gazów w drogach oddechowych z powodu ich zwężenia i obrzęku, wskutek zwiększenia oporu przepływu (przewlekłe zapalenie oskrze­li, astma oskrzelowa) lub ich zapadania spowo­dowanego zmniejszeniem elastyczności miąż­szu płuca (rozedma).

Postać restrykcyjna związana jest ze zmniej­szeniem objętości płuc wynikającym z chorób

Ryc. 5.2. Podstawowe typy zaburzeń oddechowych na podstawie pojemności życiowej oraz objętości pi erwszoseku nd owej

miąższu (np. choroby śródmiąższowe płuc), ścian klatki piersiowej (np. skrzywienie kręgo­słupa), opłucnej (obecność płynu lub powietrza w jamie opłucnej) i układu nerwowo-mięśnio-wego (np. miastenia).

Test rozkurczowy

Próba ta służy do różnicowania odwracalnej i organicznej (nieodwracalnej) obturacji oskrze­li. Ocenia się wartości FEV₁ przed i po podaniu agonistów receptorów (3₂ adrenergicznych jak salbutamol lub fenoterol. O odwracalnym charakterze obturacji świadczy wzrost wskaź­nika o 15% (wg niektórych autorów o 12%) po podaniu leku rozszerzającego oskrzela (test dodatni).

Test prowokacyjny

Próba ta pozwala ocenić nadreaktywność (nadmierną kurczliwość) oskrzeli na różne czynniki fizyczne, chemiczne i farmakologicz­ne. Ocenia się kolejne wartości FEV₁ przed i po podaniu wzrastających ilości lub stężeń czyn­nika prowokującego (najczęściej histaminy lub metacholiny). Za istotne uznaje się zmniejsze­nie FEV₁ o 20% w stosunku do wartości wyj­ściowej.

Pomiar oporów oddechowych

Do oceny własności elastycznych płuc używany jest pomiar podatności. Jest to zmiana objęto­ści płuc przypadająca na jednostkę zmiany ciśnienia. Podatność można mierzyć statycznie i dynamicznie. Podatność statyczna wynosi prawidłowo od 1,8 do 3,5 l/kPa (180-350 ml/cmH₂0). W chorobach restrykcyjnych podatność statyczna jest zmniejszona. Wzrost podatności najczęściej spotyka się u chorych z rozedmą płuc.

Badanie gazometryczne

Pozwala na oznaczenie obiektywnych parame­trów wymiany gazowej i gospodarki kwasowo - zasadowej we krwi tętniczej. Wartości u osób zdrowych wynoszą:

• pH 7,35-7,45

• ciśnienie parcjalne 0₂ 75-100 mmHg

ciśnienie parcjalne C0₂ 32-45 mmHg

stężenie wodorowęglanów

21-27 mmol/l

• nadmiar zasad -2,3 - +2,3 mEq/l

• wysycenie Hb tlenem 95-98%

Ocena ciśnienia parcjalnego tlenu (Pa0₂) i dwu­tlenku węgla (PaC0₂) oraz pH krwi są ważnym wskaźnikiem wymiany gazowej. Pa0₂ obniża się wraz z wiekiem (20 r.ż. około 90 mmHg, 70 r.ż. około 75 mmHg). Niższe wartości niż 60 mmHg wskazują na niewydolność oddechową.

Wartość PaC0₂ odzwierciedla wentylację pęcherzykową:

hiperkapnia i kwasica odde­chowa oznacza hipowentylację,

hipokapnia i alkaloza oddechowa - hiperwentylację pęcherzykową.

Zaburzenie dyfuzji gazów

Dyfuzja gazów przez błonę płucną może ulec zmniejszeniu przy zmianach strukturalnych pęcherzyków lub miąższu (choroby śródmiąż­szowe), przy zmniejszeniu ilości pęcherzyków, wypełnieniu ich płynem i skróceniu czasu kon­taktu z krwią kapilarną. W celu oceny procesu dyfuzji gazów przez barierę pęcherzykowo -włośniczkową wykonuje się oznaczenie pojem­ności dyfuzyjnej dla gazu standardowego (tlen­ku węgla) - DL_C0.

Zaburzenia perfuzji kapilarnej płuc

Zmiany przepływu płucnego są ważną przyczy­ną chorób płuc. Mogą być spowodowane nasi­leniem zmian czynnościowych jak odruch pęcherzykowo-włośniczkowy (spadek P_A0₂ w pęcherzykach powoduje skurcz tętniczek i przemieszczenie krwi do obszarów lepiej wen­tylowanych). Zaburzenia w dopływie krwi lub odpływie żylnym również utrudniają wymianę gazową (np. zator płucny).

Chemiczna i nerwowa regulacja oddychania

Organizacja oddychania oparta jest na mechanizmach sprzężenia zwrotnego ujemne­go. Receptory dostarczają informacji o czynni­kach mechanicznych (wdech) i chemicznych (Pa0₂ i PaC0₂) do ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłużonym, gdzie odbywa się inte­gracja informacji czuciowych Okresowe wyładowania z motoneuronów oddechowych powodują skurcz mięśni odde­chowych i przepływ gazów. Z mechanoreceptorów szczególną rolę spełniają receptory wolno adaptujące się (aferentne włókna nerwu błędnego), które prowadzą impulsację dośrodkową z mięśniówki gładkiej oskrzeli, spełniając ważną rolę w odruchu Heringa-Breuera. Szyb­ko adaptujące się receptory stanowią populację zwaną inaczej receptorami drażniącymi (irritant receptors), których zakończenia znajdują się pomiędzy komórkami nabłonka dróg odde­chowych. Ich pobudzenie powoduje przyśpie­szenie i spłycenie oddychania oraz skurcz oskrzeli. Mają one znaczenie przy kaszlu speł­niając ważną funkcję w patogenezie astmy. Trzecią grupę mechanoreceptorów stanowią włókna C, cienkie bezmielinowe włókna afe­rentne nerwu błędnego. Ich zakończenia znaj­dują się w miąższu płuc, w drogach oddecho­wych i naczyniach płucnych. Istnieją dwa pod-typy włókien C - płucne i oskrzelowe. Pierwsze z nich reagują na substancje przenoszone tęt­nicą płucną, drugie - tętnicami oskrzelowymi. Włókna C odgrywają małą rolę w regulacji objętości oddechowej. Skutkiem ich pobudze­nia (poprzez podrażnienie mechaniczne ślu­zówki, gazy toksyczne) jest przyspieszenie i spłycenie oddychania. Są one także odpowie­dzialne za uczucie duszności w obrzęku lub zapaleniu płuc. Receptory okołokapilarne typu J są pobudzane przez obrzęk tkanki śródmiąż­szowej płuc. Ich aktywacja prowadzi do kaszlu, kichania, skurczu mięśni krtani i oskrzeli. Proprioreceptory i zakończenia pierściennospiralne biorą udział w regulacji oddychania przy wysiłku, dostosowując siłę skurczu mięśni oddechowych do oporów przepływu powietrza w drogach oddechowych.

Źródłem rytmu oddechowego są komórki roz­rusznikowe ośrodka oddechowego lub jak ostatnio uważa się, grupy neuronów odde­chowych oscylujących w sieciach neuronanych ośrodka (oscillating respiratory network).

W ośrodku oddechowym dochodzi do integracji informacji z chemo- i mechano­receptorów.

Oddychanie jest pobudzane przez spadek Pa0₂, wzrost PaC0₂ lub stężenia jonów wodo­rowych.

Wzrost PaC0₂ o 1 mm Hg zwiększa wentylację o 2-3 l/min. Chemoreceptory szyj­ne zwiększają wtedy swoją czułość i nawet przy braku zmian Pa0₂ zwiększają napęd oddechowy o 15%. Odpowiedź ta maleje z wiekiem. Spadek Pa0₂ do granicy 50 mm Hg nie prowadzi do znacznego wzrostu wentyla­cji, dopiero hipoksemia w zakresie 32-50 mm Hg znacznie przyspiesza oddychanie zwięk­szając wentylację.

Większy spadek Pa0₂ działa depresyjnie na ośrodek oddechowy.

W prze­wlekłej hiperkapnii pH płynu mózgowo-rdze-niowego dzięki kompensującemu wzrostowi wodorowęglanów pozostaje w granicach pra­widłowych co powoduje spadek czułości chemoreceptorów centralnych na zmiany PaC0₂.

W takiej sytuacji napędem oddechowym pozostaje impulsacja z chemoreceptorów szyjnych. W przewlekłej hipoksemii (przewle­kłe choroby płuc, duże wysokości, bezdech senny) odpowiedź na hipoksję zmniejsza się.

W ten sposób u chorych z chorobami płuc zostaje jakby wyłączony jeden z endogennych czynników pobudzających wentylację i może narastać hiperkapnia.

Kontrola oddychania w czasie snu

W czasie snu objętość oddechowa nieznacznie spada, co powoduje niewielki wzrost PaC0₂, a spadek Pa0₂ o około 10 mmHg. Hiperkapnia i hipoksemia są wyraźniejsze w czasie snu REM niż nREM. Wzrasta również opór przepływu, spada FRC i zużycie minutowe tlenu o 15 do 25%. Zmiany te nie mają dużego znaczenia kli­nicznego u ludzi zdrowych. Natomiast u pacjentów z chorobami płuc (np. zapalenie śródmiąższowe, przewlekła obturacyjna choro­ba płuc) są ważne klinicznie, bowiem mogą powodować nocną kwasicę oddechową. Zabu­rzenia oddychania w czasie snu występować mogą głównie pod postacią bezdechu senne­go pochodzenia centralnego lub obturacyj-nego. Bezdech (apnea) jest to zatrzymanie akcji oddechowej na okres dłuższy niż 10 sek. Spłycenie oddychania (hypopnea) jest to spa­dek o 50% przepływu powietrza w drogach oddechowych ze zmniejszeniem wysycenia Hb tlenem o 4%.

Bezdech senny obturacyjny (Obstructive Sleep Apnea - OSA)

Występuje u 4-10% populacji w średnim wieku, częściej u mężczyzn. Do czynników predyspo­nujących należą otyłość, obwód szyi powyżej 43 cm u mężczyzn (40 cm u kobiet), zmiany anatomiczne zwężające drogi oddechowe (skrzywienie przegrody nosa, przerost migdał-ków podniebiennych), retrognatia, alkohol, palenie papierosów, spożywanie posiłków bez­pośrednio przed zaśnięciem, leki uspokajające i nasenne. Częstość występowania OSA rośnie z wiekiem.

Patofizjologia. Przyczyną bezdechu jest zamknięcie (zwężenie) dróg oddechowych przy prawidłowej funkcji mięśni oddechowych. Naj­częstszy miejscem utrudnienia przepływu powietrza jest okolica dolnego odcinka gardła. U zdrowych ludzi głównym mięśniem rozkur­czającym gardło jest m. genioglossus. Podczas wdechu ulega on napięciu, a podczas wydechu rozluźnia się. Aktywność ta jest zachowana również podczas snu. U osobników z OSA napięcie spoczynkowe mięśnia jest zwiększone podczas czuwania, prawdopodobnie będąc skutkiem kompensacji nerwowo - mięśniowej spowodowanej zwężeniem dróg oddecho­wych. Podczas snu dochodzi do spadku napię­cia tego mięśnia, co prowadzi do zwężenia światła gardła lub przejściowego zamknięcia. Dodatkowe czynniki anatomiczne, jak obfita tkanka tłuszczowa i łączna szyi oraz tłuszcz okołogardłowy nasilają obturację, doprowa­dzając do turbulentnego przepływu powietrza i zwiększonego wysiłku oddechowego. Wzrost wysiłku oddechowego prowadzi do okresowe­go budzenia się i fragmentacji snu. Zaburza to funkcję ośrodka oddechowego, zmniejszając napięcie mięśni gładkich dróg oddechowych, co nasila bezdech. Objawy OSA przedstawiono w tabeli 5.1.

Dominującymi objawami są zaburzenia snu prowadzące do spadku koncentracji, obniżenia zdolności do pracy, wydłużenia czasu reakcji i uczucia senności w ciągu dnia. Hipoksemia jest odpowiedzialna za rozwój nadciśnienia płucnego i niewydolności prawo ko morowej. Szczególnie niebezpieczne jest współistnienie bezdechu sennego pochodzenia obturacyjnego z POChP (tzw. zespół nakładania), prowadzące do ciężkich zaburzeń oddechowych będących wynikiem nakładania się obydwu procesów chorobowych.

Bezdech senny pochodzenia centralnego (Central Sleep Apnea - CSA)

Przyczyną epizodów bezdechu jest spadek cen­tralnego napędu oddechowego, spowodowa­ny uszkodzeniem ośrodkowego lub obwodo­wego układu nerwowego, zaburzeniami funk­cjonowania mięśni oddechowych lub chemicz­nej regulacji oddychania, czego skutkiem jest brak pobudzenia mięśni oddechowych do skur­czu (tab. 5.2).

Mianem zespół Pickwicka określamy zespół bezdechu sennego spowodowany znaczną oty­łością. Oprócz otyłości charakteryzują go uczu­cie stałej senności, epizody zasypiania w ciągu dnia, nawet podczas wykonywania ważnych czynności (np. czytanie, prowadzenie samo-

Tab. 5.1. Objawy kliniczne bezdechu sennego
Objaw	Obturacyjny	Centralny
nadmierna senność w ciągu dnia	+	+
sen nie przynoszący wypoczynku	+	+
chrapanie	+	nie
nocne napady dławicy	+	nie
nocne napady duszność	nie	czasami
poranne bóle głowy	+	+
osłabienie koncentracji	+	+
drażliwość, depresja, zmiany nastroju	+	+
nocne zaburzenia rytmu serca	+	rzadko
zasypianie w ciągu dnia	+	+
bezsenność	rzadko	+
serce płucne	+	+/-
nadkrwistość (poliglobulia)	+	+/-

Tab. 5.2. Mechanizmy bezdechu pochodzenia centralnego
centralna hipowentylacja	pierwotna hipowentylacja centralna
	zawał pnia mózgu
	zapalenie mózgu
	malformacje Arnold - Chiari
zaburzenia nerwowo-mięśniowe	dystrofie mięśniowe
	zanik rdzeniowy
zaburzenia napędu oddechowego	zastoinowa niewydolność krążenia
	hipokapnia indukowana hiperwentylacją
	hipoksja (choroby płuc, duża wysokość)
	zaburzenia centralnego układu nerwowego
	początkowa faza snu

chodu), nadciśnienie płucne prowadzące do serca płucnego, poliglobulia oraz hipoksemia z hiperkapnią. Nazwa pochodzi od jednego z bohaterów powieści Karola Dickensa. Bezdech pochodzenia centralnego stanowi około 10% wszystkich przypadków zaburzeń oddychania w czasie snu. Objawy CSA przed­stawiono w tabeli 5.1.

Charakterystycznym przykładem zaburzeń oddychania pochodzenia centralnego jest oddychanie typu Cheyne-Stokesa powstające na skutek np. zastoinowej niewydolności krą­żenia oraz uszkodzeń mózgowia o różnej etio­logii.

U osób przebywających powyżej 4000 m npm. oddech Cheyne-Stokesa podczas snu jest zjawiskiem fizjologicznym.

Oddychanie Cheyne -Stokesa (CSR - Cheyne -Stokes respiration)

Jest to rodzaj oddychania okresowego ze stop­niowym zwiększaniem i zmniejszaniem się (cre-scendo-decrescendo) objętości oddechowej.

Patofizjologia. Proponuje się szereg teorii tłu­maczących oddychanie Cheyne - Stokesa. Pierwsza z nich tłumaczy zmiany amplitudy oddychania zwiększeniem aktywności pętli sprzężenia zwrotnego ujemnego odpowiedzial­nego za wzrost czułości chemoreceptorów cen­tralnych na PaC0₂. Według niej wzrost PaC0₂ prowadzi do zwiększenia wentylacji, która powoduje spadek PaC0₂ i aktywności ośrodka oddechowego aż do wartości, przy której wystę­puje bezdech. Ponowny wzrost PaC0₂ będący skutkiem bezdechu wywołuje nadmierną wenty­lację, aż do powtórzenia cyklu. Inny mechanizm tego zjawiska zależy od zmniejszonej zawartości tlenu i zwiększonej dwutlenku węgla w płucach wskutek obrzęku tkanki śródmiąższowej płuc. Prowadzi to do niestabilności układu oddechowego ze znacz­nymi zmianami PaC0₂ i Pa0₂ przy niewielkich zmianach wentylacji. U chorych z zastoinową niewydolnością krążenia, czas krążenia ulega wydłużeniu, w związku z czym wydłuża się okres pomiędzy zmianami ciśnień gazów par­cjalnych a stymulacją chemoreceptorów i odpowiedź ośrodka oddechowego jest opóź­niona w stosunku do wentylacji. Prowadzi to do charakterystycznego toru oddechowego. Większość chorych z oddychaniem CSR podaje objawy zaburzeń snu z okresami budzenia się w nocy i sennością w ciągu dnia. Poprawę przy­nosi (podobnie zresztą jak w OSA) oddychanie z ciągłym ciśnieniem dodatnim (CPAP - conti-nuous positive airway pressure).

Inne charakterystyczne tory oddychania

• Oddychanie typu Kussmaula - pogłębione, przyspieszone oddechy spowodowane przez kwasicę metaboliczną (np. ketonowa śpiączka cukrzycowa).

Oddychanie typu Biota - naprzemienne okresy nieregularnego oddychania (kilka nierównych oddechów) z okresami bezde­chu, obserwowane najczęściej w stanach uszkodzenia kory mózgowej, wzrostu ciśnienia śródczaszkowego oraz w zaburze­niach oddychania występujących u nowo­rodków.

• Oddychanie typu „łapanie powietrza" (niem. schnappatmung, ang. gasping for breath) - płytkie pojedyncze oddechy naprzemiennie z dłuższymi okresami bez­dechu - występuje w ciężkich zatruciach (opiaty, barbiturany) oraz w agonii.

• Oddychanie z westchnieniami - występujące np. w zaburzeniach oddychania podczas snu, gdzie normalnej akcji oddechowej towarzy­szą głębokie westchnięcia podczas snu.

5.1.1. Niewydolność oddechowa

Niewydolność oddechowa jest to zespół kli­niczny o złożonej etiopatogenezie, powodu­jący ciężkie zaburzenia wymiany gazów oddechowych, tlenu i dwutlenku węgla, tj.

hipoksemię bez lub wraz z towarzyszącą hiperkapnią.

Klinicznie dzielimy niewydolność oddechową na niewydolność typu I (częściową, czyli hipoksemiczną) oraz niewydolność typu II (całkowitą, tj. hipoksemiczno-hiperkapniczną, czyli hipowentylacyjną), ze względu na jej przebieg wyróżniamy postać ostrą i przewlekłą. Niewydolność oddechowa przebiega w sposób ostry, gdy z powodu upośledzenia wymiany gazowej dochodzi do ciężkich, zagrażających życiu zaburzeń metabolizmu tkankowego bez możliwości uruchomienia mechanizmów kom­pensacyjnych (minuty, godziny). Patofizjologicz­nie pojawiające się zaburzenia mogą dotyczyć:

1. wewnątrzpłucnej wymiany gazowej (hipok­semia spowodowana zaburzeniami utlenowania); jest to główny mechanizm odpowiedzial­ny za typ I zespołu;

wentylacji (do hipoksemii dołącza się hiper­kapnią); zaburzenie to leży u podłoża niewy­dolności oddechowej typu II. Różnica pomię­dzy obu rodzajami zaburzeń polega na znacz­nym wzroście różnicy ciśnień parcjalnych tlenu pomiędzy pęcherzykami a krwią tętniczą (P_A0₂ - Pa0₂) w zaburzeniach utlenowania. W zabu­rzeniach wentylacji różnica jest prawidłowa. Wiele chorób układu oddechowego powoduje jednoczesne zmiany obu tych czynności, ostra niewydolność oddechowa przyjmuje wtedy obraz kliniczny niewydolności typu II (hipokse­mia wraz z hiperkapnią).

W przebiegu przewlekłej niewydolności odde­chowej w związku z dłuższym czasem trwania choroby (dni, miesiące) dochodzi do urucho­mienia mechanizmów wyrównawczych, np. nerkowych (retencja wodorowęglanów - cechy kompensacji metabolicznej), czy hematogen-nych (poliglobulia).

Niewydolność hipoksemiczna (Pa0₂ < 50 mmHg)

Patogeneza. Występuje hipoksemia krwi tęt­niczej. Mechanizmy:

1. Obniżenie ciśnienia parcjalnego wdycha­nego tlenu. Występuje na dużych wysoko­ściach n.p.m. (obniżenie ciśnienia atmosferycz­nego) lub podczas wdychania mieszanek odde­chowych zawierających mało tlenu (prawidło­wo 21%). Obniża się P_A0₂ i Pa0₂, różnica pęcherzykowo-włośniczkowa pozostaje prawi­dłowa.

2. Zaburzenia dyfuzji gazów. Jest spowodo­wane pogrubieniem bariery dyfuzyjnej (np. w chorobach śródmiąższowych płuc, obrzęku śródmiąższowym płuc, zakażeniach dolnych dróg oddechowych) lub skróceniem czasu przejścia krwinek czerwonych przez naczynia włosowate, a więc skróceniem czasu dyfuzji tlenu (np. w rozedmie płuc wskutek znacznego zniszczenia łożyska naczyń włosowatych). Róż­nica P_A0₂- Pa0₂ rośnie. Uważa się, że izolowa­ne zaburzenia dyfuzji rzadko powodują istotną klinicznie hipoksemię.

Hipowentylacja. Powoduje obniżenie P_A0₂ i Pa0₂. (różnica pozostaje prawidłowa). W początkowym okresie niewydolności hipo-wentylacyjnej, wskutek ciężkich zaburzeń wen­tylacji lub bezdechu, Pa0₂ obniża się znacznie gwałtowniej niż narasta PaC0₂. Później dołą­cza się hiperkapnią.

Domieszka krwi żylnej (przeciek żylny, shunt). Jest ona istotnym mechanizmem doprowadzającym do obniżenia Pa0₂ u osób z chorobami płuc. Rzadko jest wywołana ana­tomicznymi anomaliami w krążeniu płucnym lub rzeczywistym otwarciem przetok tętniczo-żylnych krążenia płucnego. Częściej wynika z przecieku czynnościowego, tj. z perfuzji niewentylowanych pęcherzyków płucnych (kardiogenny i przeciekowy obrzęk płuc, zapalenie płuc, ogniska niedodmy). Różnica P_A0₂- Pa0₂ rośnie. Hipoksemia powstała w tym mechani­zmie po podaniu 100% tlenu nie poddaje się korekcji.

Zaburzenia stosunku wentylacja/prze­pływ (V/Q mismatching). Współwystępują obszary z dobrą perfuzją i upośledzoną wenty­lacją oraz z dobrą wentylacją i upośledzoną perfuzją. Częściej obecny jest pierwszy z wymienionych mechanizmów: u chorego występują obszary płuc z niską wartością V/Q. Obniżenie Pa0₂ wywołane zmniejszeniem wen­

tylacji zależy dodatkowo od odruchowego skurczu naczyń płucnych spowodowanego hipoksją. Różnica P_A0₂ - Pa0₂ wzrasta. Napływ prawidłowo utlenowanej krwi z obszarów z wysoką wartością V/Q nie jest w stanie wyrównać niedostatecznej saturacji Hb, spowodowanej przepływem krwi przez obszary płuc z niskim stosunkiem V/Q. Poda­nie tlenu do oddychania przynosi poprawę. Zaburzenie stosunku wentylacja/przepływ jest główną przyczyną hipoksemii w choro­bach układu oddechowego (np. w POChP, astmie, chorobach śródmiąższowych, zapale­niu płuc).

6. Domieszka krwi żylnej pochodząca z serca (np. w siniczych wadach wrodzonych serca z przeciekiem z lewa na prawo) lub z tkanek obwodowych. Na przykład w niedokrwistości u osób z chorobami płuc może rozwinąć się hipoksemia, gdyż na utlenowanie mieszanej krwi żylnej w płucach ma tu bezpośredni wpływ zaburzenie równowagi pomiędzy zuży­ciem i dostarczaniem tlenu.

Typ I niewydolności oddechowej występuje m.in. w ARDS, zapaleniu płuc, zatorowości płucnej, zaostrzeniu astmy oskrzelowej i obrzę­ku płuc. Objawy zależą od przyczyny podsta­wowej oraz od nasilenia hipoksji.

Niewydolność hipowentylacyjna (PaC02 > 50 mm Hg)

Hipoksji towarzyszy hiperkapnią

U chorych z typem II niewydolności oddecho­wej pojawia się niezdolność do eliminacji C0₂ i utrzymania prawidłowego pH krwi bez wywo­łania zmęczenia mięśni oddechowych, ciężkiej duszności lub mechanicznego wspomagania oddechu. Przyczyną są ciężkie zaburzenia wen­tylacji pęcherzykowej.

C0₂ dostarczany jest do płuc z krwią żylną przez tętnice płucne, dyfunduje do pęcherzy­ków i jest stamtąd wydalany. Powietrze, które napływa do płuc, a następnie opuszcza pęcherzyki płucne pozbawione przepływu krwi, nie uczestniczy w wymianie gazowej.

Takie słabo lub nie wentylowane obszary płuc uczestniczą w tzw. daremnej wentylacji, czyli tworzą fizjologiczną przestrzeń martwą. U zdrowego człowieka centralny i obwodowy napęd oddechowy powoduje pracę mięśni zapewniającą utrzymanie pH krwi w wąskich, prawidłowych granicach. Ośrodek oddechowy wysyła do mięśni oddechowych impulsy ner­wowe wywołując ich skoordynowany skurcz, w jego wyniku zmiany ciśnienia wewnątrzo-płucnowego i w efekcie przepływ powietrza w drogach oddechowych. Gdy praca mięśni oddechowych nie zapobiega retencji C0₂, dochodzi do niewydolności oddechowej. Wśród chorych z hipowentylacja pęcherzykową można wyróżnić dwie grupy, odróżniane na podstawie objawów klinicznych i wielkości róż­nicy włośniczkowo-pęcherzykowej ciśnień par­cjalnych tlenu:

1. Chorzy z pierwotną chorobą układu oddechowego, której skutkiem jest nieade­kwatna wentylacja pęcherzykowa. U takich osób po latach od początku choroby lub wskutek jej zaostrzenia, obok zazwyczaj wcze­śniejszej hipoksemii rozwija się hiperkapnią (np. POChP, mukowiscydoza, powikłana astma oskrzelowa, choroby śródmiąższowe). Pierwotne jest tu zaburzenie utlenowania. U chorych tych przewlekła hipoksemia, wtórna do choroby pierwotnej prowadzi po latach do spadku czułości chemoreceptorów szyjnych na tlen, zaś centralny ośrodek oddechowy adaptu­je się do zwolna narastających ciśnień parcjal­nych C0₂ przez buforowanie niskiego pH wzmożoną retencją wodorowęglanów. Prowa­dzi to do rozwoju hipowentylacyjnej niewydol­ności oddechowej. U części chorych czynnikiem wyzwalającym hiperkapnię jest dodatkowe zwiększenie fizjologicznej przestrzeni martwej (infekcja w przebiegu POChP) lub podanie wyż­szych stężeń tlenu, co ostatecznie hamuje napęd ośrodka oddechowego.

Chorzy z prawidłowymi drogami odde­chowymi lecz niedostateczną wentylacją. Pierwotne jest tu zaburzenie wentylacji („defekt pompy"). Przykładowe przyczyny obejmują:

• uszkodzenie albo depresję czynnościową ośrodka oddechowego rdzenia przedłużo­nego (uraz, udar naczyniowy lub guz mózgu, środki farmakologiczne działające depresyjnie na OUN, zespół Pickwicka);

• porażenie lub osłabienie mięśni oddecho­wych (np. poliomyelitis, zespół Guillaina-Barre, dystrofie mięśniowe, miasthenia gra-vis, tężec, środki zwiotczające);

pierwotną hipowentylację pęcherzykową (przyczyna nieznana);

uraz klatki piersiowej lub jej ciężkie znie­kształcenie (kyfoskolioza).

Hipowentylację pęcherzykową nasilają u tych chorych rozwijające się z czasem wtórne zabu­rzenia stosunku V/Q (niedodma, wtórne do hipowentylacji zaleganie wydzieliny lub zapale­nie płuc). Prowadzą one do wzrostu różnicy pęcherzykowo-włośniczkowej P_A0₂ - Pa0₂. W większości przypadków tej grupy podatność płuc i opór oskrzelowy pozostają prawidłowe lub nieznacznie upośledzone. Dowolna hiper-wentylacja prowadzi do poprawy składu gazów krwi tętniczej.

Pierwotne zaburzenie wentylacji jest więc spo­wodowane: uszkodzeniem napędu oddecho­wego, zbyt dużym wysiłkiem oddechowym lub chorobami ściany klatki piersiowej z osłabie­niem ich siły mięśniowej. Klinicznie polega ono na zaburzeniu równowagi pomiędzy obciąże­niem układu oddechowego, a siłą wytwarzaną przez układ nerwowo-mięśniowy. Czynnikiem określającym napęd oddechowy jest czułość centralnego ośrodka oddechowe­go na hiperkapnię. Intensywność oddychania zmienia się wraz z aktywnością metaboliczną (a więc zapotrzebowaniem tkanek na tlen i produkcją C0₂ w tkankach obwodowych). Czynniki, które mogą obniżać napęd oddecho­wy to: leki uspokajające, zaburzenia świado­mości, brak snu i zasadowica metaboliczna. Wzrost pracy oddechowej może wynikać ze wzrostu oporów przepływu, wzrostu oporów elastycznych lub wzmożonej wentylacji minu­towej. Nadmierny, przewlekły wysiłek odde­chowy (np. w ciężkim napadzie astmy), może per se prowadzić do obniżenia napędu odde­chowego i do hipowentylacji. Także w znacznej otyłości, napęd oddechowy bywa zmniejszony wskutek przewlekłego obciążenia mięśni odde­chowych, wtórnego do zmniejszonej podatno­ści ścian klatki piersiowej. Podanie tlenu do oddychania jest zasadniczym elementem leczenia hipowentylacyjnej niewy­dolności oddechowej. Stosowanie leków roz­szerzających oskrzela, kortykosteroidów lub antybiotyków zależy od patogenezy zespołu. Istotne jest też wyrównanie zaburzeń elektroli­towych i równowagi kwasowo-zasadowej, gdyż upośledzają one funkcjonowanie pompy oddechowej. U części chorych konieczne jest obniżenie pracy mięśni oddechowych przez intubację i mechaniczne wspomaganie oddy­chania. U niektórych osób wskazane jest lecze­nie chirurgiczne.

Objawy niewydolności oddechowej

Obejmują objawy choroby podstawowej oraz hipoksemii i/lub hiperkapni. Zależą od szybko­ści rozwoju niewydolności oddechowej. Rozwi­nięta niewydolność oddechowa to choroba ogólnoustrojowa. Nagłe obniżenie utlenowa-nia tkankowego gwałtownie upośledza meta­bolizm komórkowy. W cięższych przypadkach, już po kilku minutach, może to prowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia tkanek szczegól­nie wrażliwych na niedotlenienie (mózg, serce). Ostra hipoksemia może powodować: dusz­ność, sinicę, tachykardię, zaburzenia rytmu serca, bóle wieńcowe, wzrost, a potem spadek ciśnienia tętniczego krwi, zaburzenia snu i czu­wania (do śpiączki włącznie), zmiany neurolo­giczne i zaburzenia psychiczne, zaburzenia czynności nerek i układu pokarmowego. Przewlekła hipoksemia jest z reguły dobrze tolerowana przez osoby z wystarczającą rezer­wą sercowo-naczyniową. Jak wspomniano, hipoksja pęcherzykowa (P_A0₂ < 60 mm Hg) może spowodować skurcz tętnic płucnych i nadciśnienie płucne.

Hiperkapnią powoduje kwasicę i wpływa na metabolizm tkankowy. Jest gorzej tolerowana, gdy towarzyszy jej hipoksemia. Nagły wzrost PaC0₂ przewyższa pojemność buforów poza­

komórkowych i prowadzi do niewyrównanej (ostrej) kwasicy oddechowej, która w ciężkich przypadkach (pH < 7,3) przyczynia się do skur­czu tętnic płucnych (nasila to efekt hipoksemii), upośledza kurczliwość i wzmaga pobudliwość mięśnia serca oraz powoduje hiperkaliemię. Ostry spadek pH związany ze wzrostem PaC0₂ w osoczu i w tkankach wywołuje wzrost napędu oddechowego, jednak w długo trwającej kwasi­cy oddechowej wzrost pojemności buforującej płynu mózgowo-rdzeniowego może hamować obniżanie się pH w OUN, a tym samym ograni­czać wzrost napędu oddechowego. Hiperkapnią wywołuje rozszerzenie tętnic mózgowych (wzrost ciśnienia śródczaszkowe-go, nudności, wymioty, obrzęk tarczy nerwu wzrokowego). Ostry wzrost PaC0₂ (zwykle >70 mm Hg) powoduje zaburzenia świadomo­ści, od zmian osobowości do dezorientacji i śpiączki. Ostra kwasica oddechowa jest odwra­calna po zwiększeniu wentylacji pęcherzyko­wej.

5.1.2. Zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS - Acute Respiratory Distress Syndrome)

Zespół jest odmianą ostrej niewydolności oddechowej przebiegającej z hipoksją i prze­ważnie z hipokapnią. Ciśnienie w lewym przed­sionku pozostaje w normie - początkowa faza ARDS przyjmuje obraz przeciekowego (niekar-diogennego) obrzęku płuc (inaczej płuco „wstrząsowe" lub „mokre"). Cechy charaktery­styczne zespołu to: duszność, hipoksja, spadek podatności płuc, przeciek płynu do tkanek. Do ARDS prowadzą różne stany kliniczne: wstrząs, zachłyśnięcie, wykrzepianie wewnątrznaczy­niowe (DIC), posocznica bakteryjna, zapalenie płuc, zapalenie trzustki, inhalacje gazów tok­sycznych, narkotyki, obrzęk płuc w chorobie wysokogórskiej (high altitude pulmonary edema, HAPE) oraz śródmiąższowe choroby płuc z gwałtownym przebiegiem klinicznym, np. w kolagenozach. U większości chorych konieczna jest mechaniczna wentylacja. Morfo­logicznie ARDS przyjmuje obraz tzw. ostrego uszkodzenia płuc. Kryteria kliniczne ALI i ARDS przedstawiono w tabeli 5.3.

Ostre uszkodzenie płuc (Acute Lung Injury, ALI)

Ostre uszkodzenie płuc (ALI) jest to rozlany odczyn zapalny miąższu, przebiegający z cięż­kim uszkodzeniem bariery pęcherzykowo-wło-śniczkowej i wzrostem przepuszczalności kapi-lar. W ścianach pęcherzyków w ciągu 24 godzin od ekspozycji na czynniki toksyczne występują nacieki zapalne, dochodzi do rozla­nego uszkodzenia śródbłonka i zniszczenia pneumocytów I typu. Światło pęcherzyków wypełnia się bogatobiałkowym płynem (faza wysiękowa) zawierającym włóknik i bogate w lipidy resztki obumarłych komórek (błony szkliste). Zahamowanie syntezy surfaktantu prowadzi do zapadania się pęcherzyków (nie-dodma). Rozwija się ostry odczyn zapalny, w którym istotną rolę przypisuje się:

• mobilizacji neutrofilów do płuc i ich akty­wacji; są one głównym, przeważnie pierw­szym komponentem odpowiedzi komórko­wej na ostre uszkodzenie płuc,

aktywacji makrofagów płucnych: już we wczesnej fazie uszkodzenia wydzielają one cytokiny odpowiedzialne m.in. za gorączkę i sekrecję białek ostrej fazy w wątrobie (TNFoc, IL-1,6) oraz za chemotaksję neutrofi­lów (IL-8),

działaniu enzymów proteolitycznych i tok­sycznych rodników tlenowych (uszkadzają­cych błony komórkowe w drodze peroksy-dacji lipidów) - wydzielanych przez makro-fagi i neutrofile,

miejscowej aktywacji komplementu (działa­nie chemotaktyczne na neutrofile),

uwalnianiu przez komórki zapalne mediato­rów,: leukotrieny, PG, tromboksany, PAF,

• agregacji płytek w ścianach naczyń płucnych. Typową cechą ALI jest dramatyczny spadek syntezy surfaktantu spowodowany przez:

• zniszczenie pneumocytów I typu,

• przewagę stymulacji adrenergicznej w płu­cach (w warunkach prawidłowych produk­cję surfaktantu pobudza nerw błędny).

Tab. 5.3. Parametry ARDS i ALI
Objawy	ALI	ARDS
wskaźnik oksygenacji	200- 300 mmHg	< 200 mmHg
obustronne zmiany miąższowe w Rtg	+	+
bez wzrostu ciśnienia w lewym przedsionku	+	+

• tlenoterapię (standardowe leczenie ARDS) -dłuższe stosowanie tlenu w wysokich stęże­niach dodatkowo generuje wolne rodniki tlenowe i nasila miejscowe uszkodzenie miąższu.

W następnej fazie proliferacyjnej dochodzi do podziałów pneumocytów typu II, które stano­wią prekursory reepitelializacji, mogą też być odpowiedzialne za resyntezę surfaktantu. W znacznej części przypadków występuje jed­nak niekorzystne dla chorego zejście zapalenia w drodze rozlanego zwłóknienia miąższu. Kluczową rolę odgrywają tu cytokiny z grupy transformujących czynników wzrostu (TGF) produkowane głównie przez makrofagi. Znacz­nie mają również PDGF i IGF. Czynniki wzrostu stymulują fibroblasty, aktywują ich podziały i transkrypcję genów odpowiedzialnych za syn­tezę fibronektyny i prokolagenu. Wzrasta ilość białek macierzy tkankowej, rozwija się włóknie-nie płuc. Zmiany wentylacji w ALI zależą od usztywnienia płuc przez nacieki zapalne i spad­ku ich podatności. Rozwój niedodmy dodatko­wo zmniejsza podatność. Pęcherzyki, które wypełniły się płynem, nie biorą udziału w wymianie gazowej, co prowadzi do hipokse­mii. Konieczność utrzymania wentylacji minuto­wej wymusza na chorych przyspieszone oddy­chanie. Do utrzymania prawidłowego poziomu PaC0₂ bywa konieczna wentylacja spoczynkowa rzędu 30 l/min. Wskutek tego koszt tlenowy oddychania wzrasta z 15% do 50%.

5.1.3. Obrzęk płuc

Podział i patofizjologia

Obrzęk płuc charakteryzuje się obecnością płynu w przestrzeni pozanaczyniowej płuc. Może być śródmiąższowy (utajony) lub pęche­rzykowy (jawny). Nie jest specyficzną jednostką chorobową, lecz stanowi następstwo wielu innych chorób i zaburzeń. Obrzęk może być skutkiem ostrego uszkodzenia tkanek, które wywołuje wzrost przepuszczalności (obrzęk przeciekowy) lub dysfunkcji serca i nerek (obrzęk hemodynamiczny). Pęcherzyk płucny strukturalnie składa się z czę­ści grubej (podstawnej), gdzie odbywa się wymiana płynów i części cienkiej (z bocznymi połączeniami szczelinowymi), gdzie dochodzi do wymiany gazowej. W warunkach prawidło­wych wymiana płynów w tkance płucnej zależy od współczynnika filtracji Kf (0,2 ml/min/ 100g/mm Hg), ciśnienia hydrostatycznego w kapilarach płucnych P_mv (+9 mm Hg), ciśnienia hydrostatycznego miąższu płuc P, (-4 mm Hg), współczynnika onkotycznego 8 (0,8) oraz ciśnień onkotycznych w kapilarach n_mv (+24 mm Hg) i miąższu płuc tTj (+14 mm Hg). Wymianę wyraża się równaniem Q_t = Kf (P_mv -

Ponieważ w płucach istnieje stała przewaga sił hydrostatycznych nad onkotycznymi, dochodzi do przepływu płynu z kapilarów płucnych do tkanki śródmiąższowej płuc. Nadmiar płynu odprowadzany jest przez dre­naż układu limfatycznego. Z powyższego rów­nania wynika, że każdy wzrost ciśnień hydro­statycznych powinien spowodować wzrost fil­tracji i obrzęk płuc. Nie dochodzi jednak do tego, ponieważ istnieją wydajne czynniki buforujące zmiany ciśnień, tzw. przeciwo-brzękowe czynniki bezpieczeństwa:

1. Najważniejszym czynnikiem jest prawidło­wa czynność śródbłonka. Śródbłonek jest błoną półprzepuszczalną dla białek, co umożli­wia utrzymanie gradientu ciśnień onkotycz­nych. Wzrost ciśnienia hydrostatycznego w krą­

żeniu płucnym (np. w niewydolności lewoko-morowej) prowadzi wraz ze zwiększeniem fil­tracji do spadku ciśnienia onkotycznego w miąższu płuc, co zwiększa siły zwrotnej absorp­cji płynu do kapilarów i równoważy zwiększo­ną filtrację.

2. Równocześnie dochodzi do zwiększenia ciśnienia onkotycznego w kapilarach płucnych, co hamuje dalszy proces filtracji. Ten element jest szczególnie istotny w ostrej niewydolności lewo ko morowej, kiedy to 1-2 I płynu może przejść nagle z krążenia do tkanki płucnej.

Zwiększone ciśnienie hydrostatyczne płynu śródmiąższowego płuc także prowadzi do zmniejszenia efektywnego ciśnienie filtracji.

Ostatnim mechanizmem tej „bariery bez­pieczeństwa" jest rezerwowa zdolność trans­portowa układu limfatycznego drenującego tkankę płucną: przy zwiększonej filtracji, układ limfatyczny może zwiększyć ilość transporto­wanej limfy aż 15-krotnie.

Istnienie wymienionych mechanizmów bezpie­czeństwa ogranicza wystąpienie obrzęku płuc do dwu sytuacji klinicznych:

• wzrostu ciśnienia hydrostatycznego w kapi­larach przekraczającego wydolność mecha­nizmów kompensacji, co prowadzi do obrzęku hemodynamicznego,

wzrostu przepuszczalności kapilar prowa­dzącego do przeciekowej formy obrzęku pluc. Przyczyny obrzęku płuc wymieniono w tabeli 5.4.

Obrzęk płuc hemodynamiczny

Obrzęk ten rozwija się, gdy ciśnienie hydrosta­tyczne w kapilarach przekroczy wartość 15-30 mm Hg. Dochodzi wtedy do rozwoju gwałtow­nych zmian obrzękowych. Najczęściej przyczyną obrzęku hemodynamicznego jest ostra niewy­dolność lewokomorowa lub zaostrzenie prze­wlekłej niewydolności lewokomorowej. Inne przyczyny sercowe to wady zastawki mitralnej oraz wrodzone wady serca. Izolowana niewy­dolność prawokomorowa nie prowadzi do obrzęku płuc. Niewydolność nerek w fazie oligu-rii może natomiast być przyczyną obrzęku hemodynamicznego wskutek wzrostu objętości osocza i przewodnienia ustroju. Mechanizmy przeciwdziałające sercowopochodnemu obrzę­kowi płuc przedstawiono w tabeli 5.5.

Obrzęk płuc przeciekowy

Jest skutkiem ostrego uszkodzenia i wzrostu przepuszczalności śródbłonka mikrokrążenia płuc. Przeciek wody i białek z mikrokrążenia do tkanki śródmiąższowej i pęcherzyków zachodzi przez szerokie, wskutek uszkodzenia, połącze­nia międzykomórkowe zarówno komórek śród­błonka jak i nabłonka pęcherzykowego. Odno­sząc te zmiany do równania Starlinga, wzrasta współczynnik filtracji i spada współczynnik onkotyczny. Kiedy osiągnie on wartość zerową dochodzi do przecieku białka osoczowego. Wzrost przepuszczalności powoduje przeciek płynu nawet przy prawidłowych wartościach ciśnienia hydrostatycznego. Czynniki bezpie­czeństwa związane z prawidłową czynnością śródbłonka zanikają.

Przeciekowy typ obrzęku różni się od hemo­dynamicznego również przebiegiem. Obrzęk hemodynamiczny zachodzi w przeciągu kilku minut po wzroście ciśnienia hydrostatycznego w mikrokrążeniu płucnym spowodowanym np. zawałem serca (ostra niewydolność lewokomo­rowa). Obrzęk przeciekowy daje objawy klinicz­ne po 6-48 godz. od ostrego uszkodzenia tkan­ki płucnej, co wynika z rozwoju zmian zapal­nych w pęcherzykach występujących wskutek ich pierwotnego uszkodzenia. W obrzęku hemodynamicznym powrót do normy może nastąpić w przeciągu kilku godzin pod warun­kiem prawidłowego leczenia lub ustąpienia przyczyny wyzwalającej (w ciężkich stanach powrót do normy może potrwać kilka dni). W przeciekowym typie obrzęku płuc cofnięcie się zmian pęcherzykowych wymaga kilku tygo­dni, ponieważ zwrotne wchłanianie białka wymaga dłuższego czasu, niż resorbcja wody i soli. W części przypadków może dojść do prze­budowy tkanki płucnej z rozlanym procesem włóknienia (ARDS). Około połowa chorych z obrzękiem przeciekowym płuc umiera z powo­du niewydolności oddechowej lub jej powikłań.

Tab. 5.4. Przyczyny obrzęku płuc
Obrzęk hemodynamiczny	Obrzęk przeciekowy
1. Wzrost ciśnienia hydrostatycznego w kapilarach	1. Wzrost przepuszczalności śródbłonka naczyń płuc krążące toksyny: bakteriemia, ostre zapalenie trzustki zapalenie płuc DIC wstrząs duża wysokość (HAPE) zabiegi kardiochirurgiczne
2. Wzrost ciśnienia w lewym przedsionku niewydolność lewokomorowa zwężenie zastawki mitralnej
3. Wzrost objętości kapilar wzrost objętości płynów przewlekła niewydolność nerek
4. Spadek ciśnienia śródmiąższowego płuc rozprężenie zapadniętego płuca	2. Wzrost przepuszczalności nabłonka płucnego wdychane toksyny, tlen, fosgen, chlor, dym aspiracja treści żołądkowej tonięcie (obecność wody w drogach oddechowych) wentylacja mechaniczna rozsiew nowotworowy
5. Spadek ciśnienia onkotycznego hipoalbuminemia zespół nerczycowy niewydolność wątroby
	3. Spadek transportu limfatycznego transplantacja płuc
	4. Neurogenny

Tab. 5.5.Czynniki przeciwdziałające sercowopochodnemu obrzękowi płuc
1. Obniżenie ciśnienia onkotycznego w tkance śródmiąższowej	Wzrost gradientu ciśnienia hydrostatycznego jest częściowo równoważony przez odpowiedni wzrost gradientu ciśnienia onkotycznego
2. Wzrost ciśnienia hydrostatycznego w tkance śródmiąższowej	Gradient ciśnienia hydrostatycznego obniża się, przeciwdziałając dalszemu przemieszczaniu płynu
3. Wzrost ciśnienia onkotycznego osocza	Wzrost ciśnienia hydrostatycznego w kapilarach powoduje zwiększenie filtracji i względnego stężenia białka w osoczu. Podwyższone ciśnienie onkotyczne osocza przeciwdziała dalszej filtracji.
4. Pojemność rezerwowa układu limfatycznego	Przepływ limfatyczny przez płuca może zwiększyć się 15 razy, kompensując wzrost filtracji

Obrzęk płuc neurogenny (NPE)

Towarzyszy różnorodnym uszkodzeniom mózgu, najczęściej obserwowany jest przy urazach głowy, przedłużonych napadach drgawkowych i krwotoku podpajęczynówko-wym. Charakteryzuje się gwałtownym rozwo­jem. W jego przebiegu obserwuje się nadci­śnienie płucne i systemowe. Płyn obrzękowy cechuje się wysoką zawartością białka. Patofi­zjologia jest złożona i nie w pełni wyjaśniona. Postuluje się udział następujących mechani­zmów:

1. Dysfunkcja autonomiczna

Ischemia oraz częściej kompresja pnia mózgu powodują uszkodzenia jądra pasma samotne­go, jądra grzbietowego nerwu błędnego i jądra dwuznacznego, co prowadzi do dysfunkcji układu autonomicznego. Ponadto uszkodzenie rdzenia może powodować przerwanie łuku odruchowego z baroreceptorów, wiodąc do intensywnej aktywacji komponenty wazomoto-rycznej układu sympatycznego. Może to być mediowane przez krążące katecholaminy oraz znacznie silniej przez bezpośrednie unerwienie

sympatyczne. Wzrost aktywności sympatycznej powoduje wzrost oporów zarówno w krążeniu dużym (nadciśnienie systemowe powodujące przemieszczenie krwi do łożyska niskooporo-wego), jak również oporów płucnych (znaczny wzrost ciśnienia hydrostatycznego w kapila­rach płucnych), co doprowadza do powstawa­nia obrzęku płuc.

2. Wzrost przepuszczalności naczyń płucnych

Zmiany przepuszczalności wydają się być mediowane przez sympatyczny układ nerwo­wy, ale lokalnie mogą być dodatkowo włączo­ne w ten proces wtórne mediatory (histamina, opioidy, bradykinina). Wzrost przepuszczalno­ści może być efektem spaczonej kurczliwości komórek śródbłonka lub pericytów w efekcie działania bradykininy i histaminy. Częściowo wzrost przepuszczalności naczyń jest skut­kiem bezpośredniego działania podwyższone­go ciśnienia na śródbłonek naczyniowy. Wzrost przepuszczalności naczyń płucnych, w przeciwieństwie do nadciśnienia tętniczego i płucnego jest warunkiem koniecznym do powstania NPE.

5.2. Patofizjologia szczegółowa

5.2.1. Przewlekła obturacyjna choroba płuc (OPOChP

Przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) jest stanem chorobowym charakte­ryzującym się niecałkowicie odwracalnym ograniczeniem przepływu powietrza przez drogi oddechowe. Ograniczenie przepływu powietrza przez drogi oddechowe ma cha­rakter postępujący i towarzyszy mu nieprawi­dłowa odpowiedź zapalna płuc na szkodliwe pyły i gazy. (według GOLD - Global lnitiative for Chronić Obstructive Lung Disease) POChP jest obecnie jedną z głównych przyczyn inwalidztwa i zgonów, a śmiertelność w jej przebiegu ma tendencję wzrostową, co wynika głównie z ogromnego wzrostu nałogu palenia tytoniu w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat, a

Ryc. 5.4. Patogeneza POChP

także częściowo ze starzenia się populacji. W Polsce POChP stwierdza się u około 10 -15% osób powyżej 40 roku życia. Ponad 90% chorych to palacze papierosów. Wśród innych czynników ryzyka wymienia się zawodowe narażenie na pyły przemysłowe i chemiczne substancje drażniące, zanieczyszczenie powie­trza, narażenie na pyły w dzieciństwie, nadre-aktywność oskrzeli oraz wrodzony niedobór oyantytrypsyny.

Patogeneza POChP. W patogenezie POChP obserwujemy dwa współistniejące ze sobą pro­cesy: uszkodzenie tkanki płucnej oraz upośle­dzenie drożności średnich i drobnych dróg oddechowych

Przyczyny obturacji w przebiegu POChP:

1. Nieodwracalne

• zwłóknienie ściany i zwężenie światła małych oskrzeli i oskrzelików,

• utrata właściwości elastycznych płuc,

• zniszczenie umocowania oskrzelików (uszkodzone przegrody międzypęcherzyko-we).

2. Odwracalne

• akumulacja komórek zapalnych, śluzu oraz wysięku w oskrzelach,

skurcz mięśni gładkich w obwodowych i centralnych drogach oddechowych,

• hiperinflacja płuc podczas wysiłku.

Uszkodzenie płuc występujące w przebiegu POChP jest skutkiem:

Za podstawową przyczynę uszkodzenia płuc w POChP uważa się działanie enzymów proteoli­tycznych, uwalnianych z makrofagów i neutro-filów biorących udział w miejscowym odczynie zapalnym. Najważniejszym z tych enzymów jest serynowa elastaza granulocytów. Podsta­wowe mechanizmy równowagi proteazowo -antyproteazowej w płucach przedstawiono na rycinie 5.5.

Wszystkie czynniki powodujące destrukcję dystalnych dróg oddechowych, mimo przeciw­działania antyproteolitycznych mechanizmów obronnych ustroju, prowadzą do powstania zmian rozedmowych (ryc. 5.6). W wydzielinie dróg oddechowych stwierdza się obecność antyproteaz, z których najważniej­sza, ot,-AT (c^-antyproteaza, a^antytrypsyna) łatwo przechodzi do pęcherzyków płucnych. Jej synteza zachodzi w wątrobie, czas półtrwa-nia wynosi 4-5 dni. W warunkach fizjologicz­nych utrzymuje się równowaga między aktyw­nością proteaz i antyproteaz. Niedobór anty­proteaz jest spowodowany najczęściej działa­niem dymu tytoniowego (zahamowanie c^-AT), natomiast nadmiar proteaz występuje głównie w przewlekłych stanach zapalnych dróg odde­chowych. W warunkach klinicznych niedobór antyproteaz współistnieje często z nadmiarem proteaz, co prowadzi do uszko­dzenia ścian oskrzelików, zapadania się ich światła w czasie wydechu i powstawania następowych zmian rozedmowych. W rzadkim, genetycznie uwarunkowanym, wrodzonym schorzeniu określanym jako homo-zygotyczny niedobór c^-antytrypsyny osobni­cza zdolność do neutralizowania enzymów proteolitycznych jest znacznie upośledzona i rozedma rozwija się już u osób w średnim wieku, nawet przy braku ekspozycji na czynni­ki uszkadzające lub hamujące działanie miej­scowych mechanizmów obronnych. Drugim ważnym elementem uszkadzającym tkankę płucną w rozedmie są endogenne utle­niacze. Ich źródłem są pobudzone fagocyty wytwarzające reaktywne formy tlenu: nadtle­nek, rodnik hydroksylowy, aminorodnik tlenu i produkty reakcji mieloperoksydazy (chloramina i kwas podchlorawy). Nadmiar wolnych rodni­ków przy niedoborach ich zmiataczy prowadzi do miejscowego uszkodzenia komórek.

Palenie tytoniu wywiera niekorzystny wpływ na mechanizmy obronne dróg oddechowych, prowadzi do zmian zapalnych i w konsekwen­cji do nawracającego lub przewlekłego wydzie­lania leukocytarnych enzymów proteolitycz­nych. Powoduje obniżenie aktywności enzy­mów antyproteolitycznych w płucach (c^-AT) i pobudza wydzielanie elastazy neutrofilowej. Płuca chorych z ciężką rozedmą są duże, blade i nie zapadają się po otwarciu klatki piersiowej. Badanie mikroskopowe wykazuje zmiany archi­tektury płuca wywołane zniszczeniem ścian pęcherzyków. Niekiedy obecne są duże pęche­rze rozedmowe. We wszystkich postaciach rozedmy występuje zniszczenie prawidłowej struktury płuc. Ubytek ścian pęcherzyków pro­wadzi do tworzenia różnej wielkości worecz­ków powietrznych. Ilość naczyń krwionośnych włosowatych w pozostałych ścianach pęche­rzyków jest zmniejszona. Zostaje upośledzona funkcja szkieletowa naczyń w stosunku do dróg oddechowych, powodując ich zapadanie podczas wydechu. Ściana średnich i drobnych oskrzeli jest pogrubiała, w ich świetle zalega śluz, wzrasta liczba komórek kubkowych i wiel­kość gruczołów śluzowych. Zmiany te prowa­dzą nie tylko do ograniczenia powierzchni wymiany gazowej, lecz również do perfuzji obszarów niewentylowanych i wentylacji obszarów bez zachowanego przepływu, a więc do zmiany stosunku wentylacji do przepływu V/Q.

Objawy kliniczne POChP. Dominującymi obja­wami POChP są kaszel, odksztuszanie wydzieli­ny i duszność. Narastaniu duszności (początko­wo wysiłkowej, potem spoczynkowej) towarzy­szy kaszel z wykrztuszaniem wydzieliny, głów­nie po przebudzeniu. W badaniu fizykalnym obserwuje się beczkowatą klatkę piersiową, zmniejszoną ruchomość oddechową przepony i nadmiernie jawny wypuk nad polami płucny­mi. Osłuchowo stwierdza się ściszony szmer pęcherzykowy oraz przedłużony wydech. Tachypnoe pojawia się w okresach zaostrzenia (infekcje dróg oddechowych), nasilających stopniowo niewydolną wentylację płuc. Znacz­na hipoksemia prowadzi do nadciśnienia płuc­nego z akcentowaniem komponenty płucnej drugiego tonu (P₂). Czasami rozwija się serce płucne, które jest częstą przyczyna zgonu pacjentów z POChP. W badaniach dodatko­wych zwraca uwagę znaczna niekiedy poliglo­bulia (hematokryt powyżej 55%) spowodowa­na przewlekłym niedotlenieniem nerek i wzro­stem sekrecji erytropoetyny. Poliglobulia

poprawia utlenowanie tkanek, ale powoduje wzrost lepkości krwi stwarzając podwyższone zagrożenie występowania zatorowości płucnej.

Przebieg kliniczny POChP. POChP jest choro­bą rozwijającą się powoli, przebiegającą z okresami zaostrzeń. Głównymi czynnikami prowadzącymi do pogorszenia stanu klinicz­nego chorych z POChP są infekcje w drogach oddechowych, zanieczyszczenia środowiska (pyły, smog), a w około 1/3 przypadków nie udaje się znaleźć przyczyny. Na ciężkość prze­biegu POChP mają wpływ: nasilenie objawów klinicznych, ciężkość obturacji, częstość oraz ciężkość zaostrzeń, występowanie powikłań, obecność niewydolności oddechowej oraz ogólny stan zdrowia. Niezbyt charakterystycz­nym, ale często występującym objawem o negatywnym znaczeniu rokowniczym jest ogólne wyniszczenie. Dawny podział na cho­rych z przewagą komponenty rozedmowej „pink puffer" (różowi dmuchacze) i „blue bloater" (niebiescy nadymacze) nie ma obecnie zastosowania klinicznego. W celu oceny cięż­kości stanu klinicznego stosuje się tzw. wskaź­nik BODE (BMI, Obstruction, Dyspnea, Exercise capacity).

Spirometria i badania gazometryczne w POChP. Badanie spirometryczne jest tzw.

złotym standardem w rozpoznawaniu POChP. Zwężenie światła oskrzeli w badaniu spirome­trycznym manifestuje się spadkiem przepły­wów wydechowych. Wartości FEV₁ oraz FEV/FVC (FEVj%) ulegają obniżeniu (ryc. 5.7). Zwiększają się wartości TLC, RV i FRC oraz na co zwraca się uwagę ostatnio, ulega zmniejszeniu IC, będąca wskaźnikiem dynamicznej hiperin-flacji płuc.

We wczesnych postaciach POChP występuje hipoksemia (Pa0₂ < 60 mmHg) bez hiperkapni. W ciężkich postaciach choroby rozwija się hipowentylacyjna niewydolność oddechowa (hipoksja, hiperkapnią, przewlekła kwasica oddechowa).

5.2.2. Astma oskrzelowa (Dychawica oskrzelowa, asthma bronchiale)

Astma oskrzelowa jest przewlekłą chorobą zapalną dróg oddechowych, w której uczestni­czy wiele komórek zapalenia i mediatory przez nie wydzielane.

Choroba charakteryzuje się napadami duszno­ści, kaszlu, świszczącego oddechu i uczucia ściskania w klatce piersiowej, występujący­mi szczególnie w nocy lub wczesnym ran­kiem. U jej podłoża leży nadreaktywność oskrzeli na bodźce zewnętrzne lub wewnętrz­

ne, spowodowana przez proces zapalny dróg oddechowych. Objawy te są skutkiem obturacji dróg oddechowych, która jest odwracalna spontanicznie lub po leczeniu, (definicja astmy oskrzelowej wg GINA - Global lnitiative for Asthma).

Etiologia i klasyfikacja. Zasadniczy podział astmy oskrzelowej obejmuje postać atopową i nieatopową.

Astma atopowa (alergiczna, zewnątrzpochod-na, extrinsic asthma) jest spowodowana uczu­leniem dróg oddechowych przez alergeny śro­dowiskowe u osób atopowych, tj. predyspono­wanych genetycznie do tworzenia w nadmia­rze immunoglobulin klasy IgE. Testy skórne z alergenami wziewnymi są dodatnie, poziom IgE w surowicy podwyższony. Mogą jej towa­rzyszyć objawy innych chorób atopowych -obecnie lub w przeszłości. Wywiad rodzinny bywa dodatni. Choroba zaczyna się zwykle w dzieciństwie lub w młodości. Astma nieatopową (niealergiczna, wewnątrz-pochodna, intrinsic asthma) jest najprawdopo­dobniej powodowana przez zakażenia dróg oddechowych (zwłaszcza wirusowe), ekspozy­cję na czynniki chemiczne lub fizyczne. Jej patomechanizm nie jest do końca poznany. Ma często cięższy przebieg, ujawnia się zwykle po 35 r.ż. Nie udaje się wykazać uczulenia na pospolite alergeny środowiskowe, ani podwyż­szonego poziomu surowiczych IgE. W patomechanizmie astmy związanej z wysił­kiem (exercise induced asthma) podkreśla się znaczenie wymiany ciepła i wody przez drogi oddechowe. Wskutek wysiłku dochodzi do wzrostu wentylacji minutowej i następczego ochłodzenia i wysuszenia dolnych dróg odde­chowych. W spoczynku następuje gwałtowne ogrzanie oskrzeli, co prowadzi do skurczu mię-śniówki gładkiej, którego dokładny mechanizm pozostaje nieznany. Wg niektórych jest on skutkiem zmian osmolarności miejscowej, następczej degranulacji komórek tucznych i przekrwienia śluzówki dróg oddechowych. W świetle hipotezy zapalnej i wynikającej z tego nadreaktywności wysiłek fizyczny powoduje skurcz oskrzeli u osób z niestabilną astmą. Astma indukowana przez kwas acetylosalicylo­wy (astma aspirynowa, 5-10% chorych) jest wywołana zablokowaniem enzymu cyklooksy-genazy z następczym zahamowaniem syntezy prostaglandyn. Dochodzi do względnej prze­wagi innych prozapalnych metabolitów kwasu arachidonowego - leukotrienów cysteinylo-wych (głównie LTC₄). Podanie aspiryny lub innego leku blokującego cyklooksygenazę typu 1 (COX-1), prowadzi do wystąpienia napadu astmy, nieraz o bardzo ciężkim przebiegu. Przyjmowanie niesterydowych leków przeciw­zapalnych, które nie hamują cyklooksygenazy jest bezpieczne (np. paracetamol, salicylamid). Astma zawodowa ma charakter najczęściej atopowy. Jest wyzwalana i podtrzymywana przez czynniki środowiskowe związane z wyko­nywanym zawodem.

W Polsce na astmę choruje około 5% populacji - 1/2 osób zaczyna chorować przed 10 rokiem życia, kolejna 1/3 chorych zapada na astmę oskrzelową przed 30 rokiem życia. U dzieci astma częściej pojawia się u chłopców (2:1), później proporcje odwracają się. Ważniejsze czynniki ryzyka oraz czynniki wywo­łujące napad astmy przedstawiono w tabeli 5.7.

Patofizjologia astmy oskrzelowej

Istotą choroby jest napadowa obturacja dróg oddechowych. Zwężenie dróg oddechowych w astmie oskrzelowej jest wywołane:

• skurczem mięśniówki gładkiej dróg odde­chowych,

• obrzękiem błony śluzowej,

wzmożonym wytwarzaniem śluzu,

• naciekami komórkowymi (zwłaszcza eozy-nofilowymi - a w niektórych ciężkich posta­ciach także neutrofilowymi) ścian oskrzeli,

destrukcją i złuszczaniem nabłonka oskrze­lowego.

Pierwotnie za główny mechanizm zwężenia oskrzeli uznano skurcz mięśni gładkich, wska­zując, że aktywny okres choroby cechuje nad-reaktywność oskrzeli - nadmierna odpowiedź skurczowa na różnorodne bodźce. Ostatnio jednak wykazano, że astma (zwłaszcza w swej

Tab. 5.7. Czynniki ryzyka oraz czynniki wywołujące napad	astmy oskrzelowej
Czynniki ryzyka	Czynniki wywołujące napad astmy \
predyspozycja genetyczna	kontakt z alergenami
alergia	zakażenia układu oddechowego
płeć żeńska (u dorosłych)	wysiłek fizyczny
nadreaktywność oskrzeli	zanieczyszczenie powietrza
alergeny domowe (np.roztocza kurzu domowego)	dym papierosowy
alergeny środowiskowe (np. pyłki roślinne, pleśniowe - Alternaria)	leki (P-blokery, aspiryna i inne niesterydowe leki przeciwzapalne - inhibitory COX-1)
zakażenia dróg oddechowych (głównie wirusowe)	hiperwentylacja
palenie papierosów	zmiany pogody (burze)
zanieczyszczenie środowiska	silny stres

przewlekłej postaci), jest w istocie chorobą zapalną dróg oddechowych, a stopień nadre-aktywności oskrzeli jest powiązany z nasile­niem stanu zapalnego w ich ścianie. Płukanie oskrzelowo-pęcherzykowe (BAL) i badania biopsyjne, nawet u chorych z łagodną postacią astmy, wykazały obecność toczącego się zapa­lenia w ścianie oskrzeli, na który składają się naciek komórkowy (w szczególności eozynofi-lowy) oraz złuszczanie się nabłonka oskrzelo­wego.

Astma atopowa jest skutkiem reakcji alergicz­nej typu I, w której biorą udział: alergen i prze­ciwciało IgE. U 80% astmatyków atopowych alergenami są roztocza i alergeny środowisko­we, jak sierść, naskórek zwierząt domowych, pióra ptaków, pyłki traw (astma sezonowa) lub zarodniki grzybów. Immunoglobulina IgE jest białkiem ciepłochwiejnym i ma charakter cyto-filny. Wiąże się z komórką przez składową Fc z receptorem błonowym komórki docelowej. Są znane dwa typy receptorów dla IgE: o dużym (FceRI) i małym powinowactwie (FcsRII, CD23). Receptor typu I, Rl występuje głównie na mastocytach i bazofilach, RM na eozynofi-lach, limfocytach B, monocytach, makrofagach i płytkach krwi. Połączenie alergenów z czą­steczkami IgE na powierzchni mastocytów lub bazofilów prowadzi do ich degranulacji. Mediatory uwalniane przez mastocyty w obu rodzajach astmy można podzielić na 3 grupy:

• substancje zdeponowane w komórce i uwal­niane natychmiast po aktywacji (tzw. media­tory preformowane): histamina, heparyna, czynnik chemotaktyczny dla neutrofilów (NCF), czynnik chemotaktyczny dla eozynofi-lów (ECF-A), kininogenaza, tryptaza;

mediatory generowane w czasie aktywacji komórki, jak nadtlenki, leukotrieny (LTC₄), prostaglandyny (zwłaszcza PGD₂), trom-boksan A₂, adenozyna, bradykinina i PAF;

• cytokiny produkowane przez mastocyty (IL-

4, IL-5, TNF-a). Powyższe mediatory mastocytów wraz z uwal­nianymi przez komórki nabłonka oskrzeli oraz eozynofile odpowiedzialne są za duszność wydechową związaną ze skurczem oskrzeli, obrzękiem śluzówki i zwiększonym wydziela­niem śluzu do światła oskrzela.

Wyróżniamy wczesną (EAR, early asthmatic reaction) i późną (LAR, late asthmatic reaction) reakcję astmatyczną. Wczesna zaczyna się po około 10-30 minutach po ekspozycji na aler­gen i normalizuje się po 60 min. Jej objawy zależą od degranulacji mastocytów i bazofilów. Głównymi mediatorami EAR są histamina, PGD₂, LTC₄ i PAF oraz kininy. Reakcja późna zaczyna się po 3 - 6 godzinach i trwa do 24 godz.. W LAR uwalniane czynniki chemotaktyczne reakcji wczesnej powodują napływ neutrofilów (pojawiają się najszybciej), eozynofilów (po ok. 6 godzinach), monocytów i limfocytów do dróg oddechowych. Te komór­ki zapalne wydzielają mediatory reakcji późnej, zwłaszcza leukotrieny, PAF i cytokiny. Komórki zapalne (leukocyty) napływają z krwi do dróg oddechowych dzięki aktywności che-motaktycznej uwalnianych miejscowo media­torów reakcji zapalnej, m.in. C5a, LTB₄, PAF i chemokin (IL-8, MIP-a, MIP-1(3, RANTES). Czynniki chemotaktyczne wykazują różną swo­istość działania: IL-5 i ECF-A powodują migra­cję eozynofilów, MIP-1(3 - limfocytów CD8+, a IL-8 jest uważana za ważny czynnik chemotak­tyczny dla neutrofilów. Migracja komórek poza ścianę naczyń zależy też od ekspresji cząsteczek adhezyjnych (CAM - celi adhesion molecules), na ich powierzchni oraz na powierzchni komó­rek śródbłonka naczyń, a następnie od ich wza­jemnych interakcji. Do CAM należą: selektyny, integryny i cząsteczki z nadrodziny immuno-globulin. Ekspresja CAM zależy od uwalniania w miejscu reakcji zapalnej wielu mediatorów, np. histaminy, cytokin (IL-1, IL-4, IL-5 i TNF-a) przez mastocyty, makrofagi i limfocyty. Migracja leukocytów przebiega w następują­cych etapach: toczenia się (po powierzchni śródbłonka), aktywacji, adhezji i diapedezy. Za toczenie się (rolling) odpowiedzialne są selek­tyny P i E oraz ich ligandy. Ekspresja selektyny P występuje na śródbłonku natychmiast po aktywacji (np. przez histaminę), w kilka minut po ekspozycji na alergen; selektyny E - w kilka do kilkunastu godz. po aktywacji (np. przez IL-1, TNF-a). Ugandami leukocytów dla selektyn są grupy oligosacharydowe wchodzące w skład powierzchniowych glikoprotein i glikolipidów (sjalowany antygen Lewisa X- CD15, mucyny, glikozaminoglikany).

Aktywacja leukocytów zachodzi wskutek działania czynników chemotaktycznych (np. PAF, IL-8). Czynniki te transportowane są czyn­nie z ogniska zapalenia na powierzchnię śród­błonka lub syntetyzowane przez śródbłonek pod wpływem mediatorów zapalenia. W odpo­wiedzi na nie leukocytach pojawiają się aktyw­ne cząsteczki adhezyjne należące do integryn. Rozpoczyna się etap ścisłej adhezji leukocytów do śródbłonka.

Wyróżniamy integryny (31 i (32. Do integryn (31 należą cząsteczki serii „bardzo późnych anty­genów" (VLA, very late antigen). Najważniejszą z nich jest VLA-4 pojawiająca się na powierzch­ni zaktywowanych monocytów, limfocytów, bazofilów i eozynofilów (ale nie neutrofilów). Główną integryną (32 jest antygen związany z funkcją leukocytów (LFA-1, leucocyte func-tion associated antigen), obecny po aktywacji na granulocytach, monocytach i limfocytach. Śródbłonkowymi receptorami dla integryn leu­kocytów są cząsteczki z nadrodziny immuno-globulin: cząsteczki adhezji międzykomórkowej (intercellular adhesion molecule, ICAM) -ICAM-1,-2 i -3 oraz naczyniowa cząsteczka przylegania-1 (vascular celi adhesion molecule-1, N/CAM-1). ICAM-2 występuje na śródbłonku konstytutywnie, pozostałe cząsteczki pojawiają się wskutek aktywacji m.in. przez IL-1, IFNy, GM-CSF i TNFa. W rekcji astmatycznej kluczo­wa jest ekspresja VCAM-1 pod wpływem IL-4. Ekspresja ICAM-1 narasta w ciągu pierwszych 24 godzin zapalenia (szczyt po 2-3 dniach). Jej ligandem są integryny (32, głównie LFA-1. Ekspresja VCAM-1 pojawia się na śródbłonku w

2 godz. i utrzymuje się do 72 godz. Ligandem VCAM-1 jest VLA-4. W konsekwencji dochodzi do adhezji leukocytów posiadających na powierzchni odpowiednie integryny. Cząstecz­ki adhezyjne stanowią więc ważne ogniwo w patogenezie astmy oskrzelowej, ich zabloko­wanie może być istotne w leczeniu choroby. Diapedeza zachodzi dzięki rozluźnieniu połą­czeń między aktywowanymi komórkami śród­błonka, między którymi przeciskają się do tka­nek leukocyty. Te z kolei produkują enzymy proteolityczne (metaloproteazy, proteazy sery-nowe) rozkładające białka macierzy pozako-mórkowej i umożliwiające im migrację w głąb tkanek. Znaczenie przypisuje się też równocze­snej ekspresji cząsteczki adhezyjnej PECAM-1 (platelet endothelial celi adhesion molecule-1), na śródbłonku i leukocytach. Reakcja alergiczna w astmie oskrzelowej kon­trolowana jest przez limfocyty, zwłaszcza lim­focyty pomocnicze Th (T helper). Jak w każdym zapaleniu, występują one w dwu postaciach czynnościowych: Th₁ i Th₂. Komórki Th₁ produ­kują m.in. INFy, IL-2, 3, TNFp\ GM-CSF, a Th₂: IL-3,4,5,10,13 i GM-SCF. Astmę charakteryzuje przewaga czynnościowa limfocytów Th₂ (IL-4 i IL-13) nad Th₁ (IFNy). IL-4 jest kluczową cyto-kiną aktywującą odpowiedź humoralną, w tym produkcję IgE przez limfocyty B (uczestniczą tu również IL-5, i 13, odwrotnie, IFNy silnie hamu­je syntezę IgE). IL-5 jest odpowiedzialna za aktywację, migrację (ekspresja VCAM-1) i prze­życie eozynofilów. Cytokiny limfocytów Th₂ aktywują inne komórki zapalne, w tym masto­cyty i bazofile. Pełnią ważną rolę w późnej reakcji astmatycznej dróg oddechowych. Ostat­nio w oskrzelach chorych na astmę atopową wykazano wzmożoną ekspresję GATA-3, czyn­nika transkrypcyjnego odpowiedzialnego za różnicowanie limfocytów Th w kierunku Th₂. Szczególne znaczenie przypisuje się eozynofi-lom obecnym w błonie śluzowej oskrzeli cho­rych na astmę. Eozynofilia krwi obwodowej, jak i płynu z płukania oskrzelowo-pęcherzyko-wego (BAL) koreluje ze stopniem nadreaktyw-ności oskrzeli. Eozynofile produkują m.in. wolne rodniki tlenowe, prozapalne produkty kaskady kwasu arachidonowego (zwłaszcza LTC₄), oraz białka cytotoksyczne: MBP (major basie protein), ECP (eosinophil cationic prote­in), peroksydazę i neurotoksynę eozynofilową. Istotnym czynnikiem uwalniającym te białka jest PAF. Mediatory prozapalne eozynofilów nasilają skurcz oskrzeli i produkcję śluzu, a w szczególności działają toksycznie (ECP, MBP) na nabłonek oskrzeli, prowadząc do jego martwi­cy i złuszczania. Dochodzi do uszkodzenia bariery śluzówkowej i ułatwienia drogi infek­cjom wirusowym i bakteryjnym. Z drugiej stro­ny nabłonek dróg oddechowych wytwarza czynnik rozkurczający oskrzela (EpDRF) i obo­jętną endopeptydazę (NEP), rozkładającą pep-tydy kurczące mięśniówkę oskrzeli (bradykininę i substancję P).

Makrofagi płucne uczestniczą w miejscowej reakcji alergicznej, w tym być może w indukcji EAR. Jak wspomniano, posiadają receptory Fc R II. Mogą uwalniać miejscowo m.in. LTB₄, C₄, D₄, PGD₂, F₂a, PAF, obojętne proteazy, cytokiny (np. IL-1, TNFa, GM-CSF) i wolne rodniki tlenowe. Podsumowując, główną komórką odczynową w ostrej fazie skurczu oskrzeli wywołanego alergenem lub wysiłkiem fizycznym są masto­cyty. Natomiast w stanach przewlekłego zapa­lenia dróg oddechowych w astmie oskrzelowej, pierwszoplanowa rola przypada raczej eozyno-filom. Aktywność eozynofilów i mastocytów w astmie zależy od stymulującej roli komórek Th₂. Ponadto limfocyty i makrofagi mogą utrwalać odczyn zapalny toczący się w ścianie oskrzeli. Rola granulocytów obojętnochłonnych jest nie do końca poznana. Reakcja alergiczna w ukła­dzie oddechowym przebiega dzięki działaniu mediatorów wydzielanych lub syntetyzowa­nych de novo przez komórki zapalenia. Media­tory te powodują skurcz oskrzeli, hipersekrecję śluzu i wzrost przepuszczalności naczyń krwio­nośnych i w efekcie: obrzęk podśluzówkowy, wzrost oporu oskrzelowego oraz nadreaktyw-ność drzewa oskrzelowego. Do najważniej­szych mediatorów, biorących udział w patoge­nezie astmy oskrzelowej należą: histamina, produkty metabolizmu kwasu arachidonowe­go (leukotrieny i prostaglandyny, które same

mogą powodować nadreaktywność oskrzeli) i czynnik aktywujący płytki (PAF). Przewlekła reakcja zapalna prowadzi również do uszko­dzenia ściany oskrzeli i złuszczania komórek nabłonka. W wyniku procesów naprawczych dochodzi do przebudowy (remodeling) ściany oskrzeli: zgrubienia błony podstawnej (jej war­stwy siateczkowatej), przerostu mięśniówki, proliferacji fibroblastów, przerostu gruczołów śluzowych i komórek kubkowych wytwarzają­cych śluz oraz rozplemu naczyń. Nasilenie tych procesów może prowadzić z czasem do nieod­wracalnej obturacji oskrzeli.

Rola układu autonomicznego w astmie

Ważną rolę w astmie oskrzelowej odgrywa układ autonomiczny. Drażnienie receptorów I (irritant receptors) przez mediatory odczynu zapalnego, czynniki fizyczne jak zimne czy suche powietrze lub wysiłek, odruchowo zwiększa uwalnianie acetylocholiny, która przez receptory muskarynowe typu M3 wywo­łuje kaszel, skurcz oskrzeli i hipersekrecję śluzu. Obserwacja ta stała się podstawą tzw. teorii cholinergicznej. Odruchy cholinergiczne odgry­wają prawdopodobnie pewną rolę w ostrym skurczu oskrzeli wywołanym inhalacją substan­cji drażniących. Obecnie jednak większym zain­teresowaniem cieszą się mechanizmy neuro-genne związane z uwalnianiem neuropepty-dów z włókien czuciowych C przy udziale odruchów aksonalnych.

Włókna czuciowe C uwalniają substancję P, neurokininy A i B oraz peptyd zależny od kalcy-toniny (CGRP - Calcitonin Gene-Related Pepti-de), które powodują skurcz oskrzeli, wzrost wydzielania śluzu, zwiększenie przepuszczalno­ści naczyń i rozszerzenie łożyska naczyniowe­go. Aktywacja włókien C przez bradykininę ma ważne znaczenie praktyczne związane z powszechnym stosowaniem inhibitorów kon-wertazy w leczeniu nadciśnienia. Konwertaza jest kininazą rozkładającą bradykininę. Jej zablokowanie u chorych na astmę może wywo­łać skurcz oskrzeli i kaszel. Włókna aferentne nerwu błędnego unerwiają­ce mięśniówkę oskrzeli uwalniają mediatory odpowiedzialne za rozluźnienie mięśni gładkich jak VIP i PHM (peptyd histydynowo-metionino-wy), będąc ważnym elementem równowagi pobudzenia i hamowania mięśniówki gładkiej. W LAR peptydazy zwiększają rozkład VIP oraz PHM i zaburzają równowagę VIP, PHM / SP, CGRP, neurokininy, co nasila skurcz oskrzeli. W sumie, aktywne biologicznie substancje uwalniane z zakończeń nerwów czuciowych, działając na drogi oddechowe i ich łożysko naczyniowe, współdziałają w astmie z media­torami komórkowymi, wywołując swoisty rodzaj zapalenia neurogennego charaktery­styczny dla astmy oskrzelowej.

Zmiany czynności płuc w astmie

Proces zapalny w astmie powoduje zwężenie dróg oddechowych i wzrost oporów przepływu. W przewlekłej ciężkiej postaci astmy wzrasta opór przepływu, wartości MEF25-75 maleją, natomiast objętości płuc, szczególnie FRC i RV ulegają zwiększeniu. W lżejszych postaciach parametry statyczne spirometrii mogą pozostać bez zmian. Obraz spirometryczny (FEV1) w ast­mie oskrzelowej przedstawiono na rycinie 5.9. W czasie napadu astmy występują typowe objawy obturacyjne w spirometrii: spadek FEV1 i stosunku FEV1/FVC. Ostre utrudnienie prze­pływu powietrza w astmie prowadzi do hiper-inflacji płuc. Patomechanizm nadmiernej powietrzności płuc w astmie nie jest do końca wyjaśniony. Wzrost FRC może być spowodo­wany spadkiem udziału obwodowych dróg oddechowych w oporach sprężystych płuc. Równowaga pomiędzy oporami sprężystymi klatki piersiowej i płuc zachodzi przy wyższych objętościach płuc, czego skutkiem jest wzrost FRC.

Drugą ważną przyczyną tego zjawiska jest wzrost aktywności fonicznej wdechowych mięśni oddechowych, które pozostają aktyw­ne w czasie wydechu powodując większe pro­mieniowe rozciąganie dróg oddechowych zwiększając w ten sposób ich średnicę. Trzecią znaną przyczyna nadmiernego rozciągnięcia płuc jest komponenta dynamiczna, zależna od niezdolności do wykonania całkowitego wyde-

chu przez chorego w czasie ataku astmy. Docho­dzi do zatrzymania powietrza w płucach aż do osiągnięcia nowego stanu równowagi pomiędzy powietrzem wdychanym i wydychanym. Zachowany przepływ krwi przez niektóre obsza­ry o zmniejszonej wentylacji powoduje w czasie napadu zaburzenia równowagi V/Q, których efektem jest hipoksemia krwi tętniczej. Przyczyną hipoksemii są zaburzenia stosunku wentylacja/ perfuzją z różnym stopniem przecieku żylnego (gdyż proces zwężenia dróg oddechowych nie zajmuje równomiernie wszystkich dróg odde­chowych). We wczesnym okresie napadu dusz­ności typowym objawem jest hiperwentylacja doprowadzająca do obniżenia PaC0₂, jednak w miarę nasilania się napadu duszności zdolność do kompensacyjnej hiperwentylacji prawidłowo drożnych obszarów układu oddechowego staje się coraz mniejsza. W końcu, wskutek uogólnio­nego zwężenia dróg oddechowych i zmęczenia mięśni oddechowych, mechanizm ten staje się niewydolny. Pogłębia się wówczas hipoksemia krwi tętniczej i zaczyna narastać PaC0₂, prowa­dząc do kwasicy oddechowej.

Skutki utrudnienia przepływu powietrza na czynność serca

Zwężenie dróg oddechowych w astmie prowa­dzi do wzrostu ciśnień śródpiersiowych, które zmieniają zarówno obciążenie wstępne, jak i następcze serca. Podwyższenie ujemnych ciśnień w klatce piersiowej w czasie wdechu przenosi się na serce, obniżając ciśnienie śród-sercowe i zwiększając obciążenie następcze. Przy następnym cyklu sercowym kurczące się komory mogą nie rozwinąć siły skurczu wystar­czającej dla utrzymania ciśnienia w aorcie, co prowadzi do powstania tętna paradoksalne­go. Polega ono na spadku ciśnienia tętniczego w czasie wdechu i powrotu do wartości wyj­ściowej w czasie wydechu. Różnice w warto­ściach ciśnienia skurczowego podczas wdechu i wydechu są proporcjonalne do stopnia obtu­racji dróg oddechowych. Wpływ na pojawienie się tętna paradoksalnego mają także mięśnie oddechowe.

Objawy astmy oskrzelowej. Astmę z punktu widzenia jej przebiegu dzielimy na postać spo­radyczną oraz postaci przewlekłe - łagodną, umiarkowaną i ciężką.

Napady sporadyczne pojawiają się rzadziej niż raz w tygodniu, przy czym napady nocne nie częściej niż 2 razy w miesiącu.

PEF i FEV₁ wynoszą > 80% wartości należnych. Objawy przewlekłej postaci astmy łagodnej występują częściej niż raz w tygodniu, nocnej częściej niż 2 razy w miesiącu. PEF i FEV₁ są równe lub większe od 80% wartości należ­nych.

W postaci umiarkowanej astmy oskrzelo­wej objawy pojawiają się codziennie, nocne częściej niż raz w tygodniu. PEF i FEV₁ wynoszą > 60%, ale < 80% wartości należnych.

Objawy

ciężkiej postaci astmy przewlekłej występują stale, aktywność fizyczna jest ograniczona, PEF i FEV₁ wynoszą < 60% wartości należnych. Objawy różnią się znacznie co do częstości występowania i stopnia ich nasilenia. U niektó­rych chorych astma przebiega pod postacią krótkich napadów duszności o niewielkim nasi­leniu z długimi okresami bezobjawowymi. U części osób suchy kaszel, szczególnie w nocy lub związany z wysiłkiem, jest jedynym obja­wem choroby. U innych kaszel i świsty obecne są niemal stale. Na ich tle występują ciężkie zaostrzenia objawów wywołane ekspozycją na alergeny, zakażeniami wirusowymi, wysiłkiem fizycznym lub podrażnieniem dróg oddecho­wych przez nieswoiste bodźce. Napady astmy występują najczęściej w godzinach nocnych lub nad ranem.

Typowy napad duszności astmatycznej

zaczyna się w większości przypadków nagłym kaszlem i „świszczącym oddechem", rzadziej jako podstępnie narastające objawy utrudnio­nego oddychania. Niekiedy, zwłaszcza u dzie­ci, objawem prodromalnym może być świąd górnej części klatki piersiowej lub przedniej powierzchni szyi. Chory w czasie napadu astmy odczuwa silną duszność, pojawia się tachypnoe, suchy, szczekający kaszel, uczucie ucisku lub dyskomfortu w klatce piersiowej oraz słyszalne przez chorego świsty. Fizykalnie odgłos opukowy jest nadmiernie jawny, drże­nie głosowe obniżone, szmer pęcherzykowy ściszony, wydech wydłużony, słyszalne rozla­ne świsty i furczenia nad polami płucnymi. W końcowej fazie napadu astmy często zosta­je wykrztuszona śluzowa, lepka wydzielina. W bardzo ciężkim napadzie astmy objawy osłuchowe mogą być bardzo dyskretne (tzw. cicha klatka piersiowa). Duszność może przeminąć szybko i całkowicie lub utrzymywać przez godziny i dni. Przedłu­żający się napad duszności, nie ustępujący w ciągu 24 godzin mimo odpowiedniego lecze­nia (p-sympatykomimetyki wziewne i w nebu-lizacji, cholinolityki, kortykosteroidy) i prowa­dzący do zaburzeń gazometrycznych nosi nazwę stanu astmatycznego.

Powikłania ciężkiego napadu astmy oskrze­lowej

Obejmują: odmę opłucnową, odmę śródpiersio-wą, niedodmę, ostre serce płucne, ostrą niewy­dolność hipoksemiczną lub hipowentylacyjną.

Odma opłucnową może się objawić jako nagłe zwiększenie wysiłku oddechowego, z ostrym bólem w klatce piersiowej i przesunię­ciem śródpiersia, stwierdzanym w badaniu przedmiotowym i badaniu radiologicznym klat­ki piersiowej. Odma śródpiersiowa i podskórna występuje rzadko, jest spowodowana pęknię­ciem pęcherzyków płucnych i przedostawa­niem się powietrza wzdłuż naczyń. Częściej powstaje niedodma obejmująca zwykle płat środkowy płuca prawego lub całe płuco. W sta­nie astmatycznym mogą wystąpić cechy ostre­go serca płucnego (niewydolność prawego serca, typowe zmiany elektrokardiograficzne). Niewydolność oddechowa w astmie ma cha­rakter hipoksemiczny z towarzyszącą hipo- lub normokapnią, dopiero skrajnie ciężka postać astmy doprowadza do niewydolności hipowen-tylacyjnej z retencją C0₂.

5.2.3. Choroby śródmiąższowe płuc (Interstitial lung diseases, ILD)

Choroby śródmiąższowe płuc (ILD) obejmują grupę około 200 jednostek chorobowych, któ­rych wspólną cechą jest zapalenie ścian pęche­rzyków płucnych (alveolitis) wraz z otaczającymi je strukturami (końcowe odcinki drzewa oskrze­lowego, drobne naczynia krwionośne, niekiedy opłucna). Wg klasycznej definicji są przewlekłe, niezłośliwe i nieinfekcyjne, choć niektórzy zali­czają do ILD np. wirusowe zapalenia śródmiąż­szowe płuc i raka oskrzelikowo-pęcherzykowego. Mimo różnej etiologii łączą je podobne objawy kliniczne, radiologiczne i czynnościowe, a w pewnym stopniu również patologiczne. Część chorób grupy ILD przebiega zazwyczaj jako przewlekłe zapalenie pęcherzyków bez włóknienia. Niekiedy, jak w zewnątrzpochod-nym alergicznym zapaleniu pęcherzyków płuc-

Charakterystycznym objawem ILD w gazome­trii krwi tętniczej jest hipoksemia wysiłkowa, a w zaawansowanych stanach hipoksemia spo­czynkowa - mechanizmy opisano wyżej. W większości przypadków występuje wzrost napędu oddechowego, prowadząc do tachyp-noe i hiperwentylacji (hipokapnia). Hiperkapnią u chorych z ILD jest objawem późnym, zawsze bardzo niepokojącym, wskazującym na wystą­pienie skrajnych zaburzeń wentylacji. Rozpoznanie choroby śródmiąższowej opiera się na całości obrazu klinicznego, HRCT, bada­nia histopatologicznego, względnie dodatko­wo badań immunologicznych. Rozpoznanie typu schorzenia śródmiąższowego i jego zaawansowania (spirometria, gazometria) jest istotne ze względu na różnice w terapii i roko­waniu.

5.2.4. Nadciśnienie płucne

Definicja i podział

Nadciśnienie płucne stanowi powikłanie licz­nych chorób płuc (wtórne nadciśnienie płucne) lub rozwija się jako schorzenie pierwotne. Jest to wzrost średniego ciśnienia w tętnicy płucnej powyżej 25 mm Hg w spoczynku i 30 mm Hg w wysiłku. Etiopatogenetycznie dzielimy je na:

• bierne, spowodowane utrudnieniem odpływu krwi z krążenia płucnego (np. nie­wydolność lewego serca, stenoza mitralna);

hiperkinetyczne, związane ze zwiększonym przepływem płucnym (otwór w przegrodzie międzyprzedsionkowej, międzykomorowej i przetrwały przewód tętniczy Botalla),

obstrukcyjne, wywołane zmniejszeniem przepływu przez duże naczynia płucne (zatorowość płucna),

obliteracyjne, związane ze zwiększonym oporem w małych naczyniach płucnych (np. kolagenozy, pierwotne nadciśnienie płucne),

naczynioskurczowe, tj. wzrost oporu przepływu wskutek skurczu naczyń płuc­nych w odpowiedzi na hipoksję pęcherzy­kową (choroba wysokogórska, zespół bez­dechu sennego).

W chorobach płuc, (np. POChP, ILD) może uczestniczyć równolegle kilka z wymienionych mechanizmów.

Ostatnio opracowano klasyfikację anatomiczną nadciśnienia płucnego w zależności od umiej­scowienia zmian w naczyniach. Wg tego podziału dzielimy je na: postkapilarne i mie­szane kapilarno-prekapilarne. Nadciśnienie postkapilarne jest spowodowa­ne wzrostem ciśnienia w łożysku żylnym płuc i występuje najczęściej w chorobach lewego serca. Przykładowe przyczyny to: niewydolność lewokomorowa, zaciskające zapalenie osier­dzia (występuje wzrost ciśnienia późnorozkur-czowego w komorze lewej), stenoza mitralna i zapalenie śródpiersia.

Mieszane kapilarno-prekapilarne nadciśnie­nie płucne występuje wtórnie do chorób miąż­szu i naczyń płucnych, może być też skutkiem przecieku „lewo-prawo" ze zwiększonym prze­pływem przez krążenie płucne i wtórną prze­budową łożyska naczyniowego płuc (nadci­śnienie hiperkinetyczne). Ciśnienie końcowo-rozkurczowe lewej komory jest prawidłowe. Pierwotne nadciśnienie płucne (Primary Pulmonary Hypertension - PPH) jest rzadką choro­bą o nieznanej etiologii. Choroba występuje częściej u kobiet, zaczyna się typowo w 3-4 dekadzie życia. Biopsja tkanki płucnej wykazu­je rozrost intimy, przerost błony środkowej oraz nieodwracalną martwicę włóknikową tęt­nic płucnych. Za wzrost oporu płucnego odpo­wiedzialne są 3 mechanizmy: skurcz, remode-ling naczyń i miejscowa zakrzepica. Są one wynikiem przewagi substancji wazokonstrykcyjnych (endotelina-1, tromboksany) na wazo-dylatacyjnymi (tlenek azotu, prostacyklina). Za przebudowę naczyń odpowiedzialne są ponadto FGF oraz TGF(3. Patogenezę PPH przedstawiono na rycinie 5.11 Objawy nadciśnienia płucnego zależą od przy­czyny podstawowej. Nadciśnienie płucne wywołane chorobami dróg oddechowych, opłucnej, ścian klatki piersiowej i naczyń płuc­nych prowadzi do rozwoju serca płucnego. Wady serca przebiegające z nadciśnieniem płucnym, obok objawów swoistych, powodu-

ją przerost, a następnie niewydolność prawo-komorową serca. Część przypadków (pierwot­ne nadciśnienie płucne, ciężkie zniekształce­nia klatki piersiowej, zespół Pickwicka, choro­ba wysokogórska) może przez pewien czas przebiegać bezobjawowo. Następnie szybko rozwijają się: duszność wysiłkowa, nietoleran­cja wysiłku i niewydolność prawej komory serca.

5.2.5. Zatorowość płucna

Jedną z prawidłowych czynności płuc, dzięki dużemu polu przekroju łożyska naczyniowego, jest funkcja filtracyjna, obejmująca wychwyt małych zatorów i agregatów płytkowych. Jeśli średnica materiału zatorowego przekracza wymiar naczynia dochodzi do jego zatkania i zatrzymania przepływu krwi. Duże skrzepy mogą spowodować niewydolność krążenia, oddychania i śmierć. W materiale sekcyjnym zatorowość płucną stwierdza się nawet u poło­wy hospitalizowanych chorych. Ze względu na często niecharakterystyczne objawy wciąż jest za rzadko rozpoznawana. Materiał zakrzepowy pochodzi najczęściej z żył głębokich kończyn dolnych - podkolano-wych, udowych i biodrowych (zakrzepica żył głębokich, deep venous thrombosis, DVP) oraz miednicy małej. Zakrzepy żylne z kończyn gór­nych są rzadkie, często spowodowane zakłada­niem cewników. Zapalenie zakrzepowe żył powierzchownych nie zwiększa ryzyka zatoro­wości płucnej. Sporadycznie materiałem zato­rowym może być powietrze, tłuszcz, płyn owo-dniowy, komórki guza. Najczęstszą przyczyną

kliniczną zatorów płucnych są: unieruchomie­nie chorego, zabieg operacyjny, choroba nowotworowa, niewydolność krążenia i żylaki. Warunki powstawania zakrzepów podał w roku 1856 Virchow. Należą do nich: zastój żylny, uszkodzenie ściany naczynia i aktywa­cja układu krzepnięcia. Są one uznawane do dziś. O ile jednak powstanie zakrzepów w ukła­dzie tętniczym, w związku z dużą szybkością przepływu krwi, zależy głównie od uszkodze­nia śródbłonka, o tyle w patogenezie zakrze­pów żylnych najistotniejsza jest mała szybkość przepływu krwi, a zwłaszcza zastój żylny spo­wodowany niewydolnością zastawek żył głę­bokich.

Ważnymi czynnikami ryzyka DVP są: reżim łóż­kowy, unieruchomienie kończyn dolnych, zwłaszcza po operacjach ortopedycznych, stany z małym rzutem serca, ciąża, otyłość, poliglobulia, starszy wiek i stany z nadkrzepli-wością. Do tych ostatnich należą: uraz, zawał serca, operacje, nowotwory złośliwe, obecny antykoagulant toczniowy, zespół nerczycowy, środki antykoncepcyjne (estrogeny) i koagulo-patie wrodzone (niedobór antytrombiny III, białka C, S lub plazminogenu). Szczególne ryzy­ko wystąpienia DVP występuje u osób z muta­cją punktową genu dla czynnika V (tzw. czyn­nik V Leiden), która warunkuje oporność ukła­du krzepnięcia na antykoagulacyjne działanie aktywowanego białka C. Mutacja dotyczy 3% populacji w USA, zaś o osób z potwierdzonym zatorem płucnym występuje w 21%. Zator płucny zaczyna się nagle, często podczas porannego wstawania, czynności wymagającej parcia lub przy nagłym obciążeniu fizycznym.

Patofizjologia. Zator tętnic płucnych powodu­je rozległe zmiany hemodynamiczne i zmiany stosunku V/Q. U chorego występuje zamknięcie części łożyska płucnego. Wzrost ciśnienia tętni­czego w krążeniu małym u osób bez chorób płuc i serca jest proporcjonalny do wielkości krążenia płucnego wyłączonego przez zator. Zamknięcie 30% łożyska płucnego znacznie zwiększa obciążenie następcze prawej komory. Adaptacja hemodynamiczna polega początko­wo na wzroście ciśnienia perfuzyjnego, które otwiera kapilary w częściach płuc dotąd słabiej perfundowanych; nie objęte zatorem duże naczynia płucne podlegają rozkurczeniu. Czę­sto jednak dochodzi do skurczu naczyń płuc­nych, spowodowanego hipoksją oraz działa­niem serotoniny i tromboksanów uwolnionych z płytek agregujących w miejscu zatoru. W przypadku współistnienia chorób serca i płuc nie ma prostej zależności pomiędzy wyłą­czoną powierzchnią krążenia a wzrostem ciśnienia w krążeniu płucnym. W efekcie u cho­rych tych występuje znamiennie wyższa śmier­telność. Duże zatory mogą powodować powstanie ostrego serca płucnego (CP). Jego cechy pojawiają się zazwyczaj, gdy u uprzednio zdrowej osoby zator zamknie > 75% łożyska płucnego (odpowiada to ciśnieniu w tętnicy płucnej rzędu 70-80 mm Hg). Najgroźniejszą konsekwencją zatoru jest całkowite zamknięcie odpływu krwi żylnej z płuc, co powoduje dra­matyczny spadek wyrzutu lewej komory, wstrząs hemodynamiczny i śmierć. Mniejsze, nawracające zatory prowadzą do przeciążenia ciśnieniowego prawego serca, rozwoju prze­wlekłego CP i niewydolności prawokomorowej.

Zawał płuca stanowi powikłanie zatorowości w 10% przypadków. Dotyczy zwykle osób z zaburzeniami systemowego krążenia oskrze­lowego (niewydolność lewokomorowa serca, inne stany ze wzrostem ciśnienia w lewym przedsionku).

Zator płucny znosi perfuzję pęcherzyków położonych dystalnie od miejsca zatkania naczynia. Powoduje to wzrost wartości V/Q (zwiększenie pęcherzykowej przestrzeni mar­twej) z następczą hipoksemia. W efekcie dochodzi do wystąpienia wysokiej różnicy ciśnień parcjalnych tlenu pomiędzy pęcherzy­kami a krwią tętniczą. Jest to charakterystyczne dla zatorowości płucnej. Spadek perfuzji w obszarach objętych zatorem uszkadza pneu-mocyty II rzędu i hamuje syntezę surfaktantu -dochodzi do zapadania pęcherzyków i powsta­wania ognisk miejscowej niedodmy.

W badaniu gazometrycznym u większości cho­rych z zatorem stwierdza się hipoksemię. Przy­czyną jej, oprócz wzrostu V/Q, może być prze­ciek tętniczo-żylny w płucach oraz wzrost kosz­tów tlenowych oddychania (spadek podatności płuc, u części chorych odruchowy skurcz oskrzeli). Napęd oddechowy w zatorowości jest podwyższony - dochodzi do hiperwentylacji i rozwoju zasadowicy oddechowej.

Objawy. Zależą one od średnicy zajętego naczynia oraz stanu chorego przed wystąpie­niem epizodu zatorowego: choroba może przy­brać obraz wstrząsu, ostrego serca płucnego, niewydolności wieńcowej lub duszności niewyja­śnionego pochodzenia. Niekiedy jedyną uchwyt­ną zmianą jest tachykardia lub niepokój chore­go występujące bez uchwytnej przyczyny. Przeważnie jednak w zatorowości płucnej występuje klasyczna triada objawów: nagła duszność, ból w klatce piersiowej i krwio-plucie (odpowiednio ok. 85, 75 i 30% cho­rych).

Przyczyną duszności jest aktywacja włókien C przez odruchowy skurcz oskrzeli, nagły wzrost ciśnienia w naczyniach płucnych i spadek podatności (obrzęk przestrzeni śródmiąższo­wej, niedodma) obszarów objętych zatorem. Ból w klatce piersiowej jest oczywistym obja­wem zawału płuca, towarzyszy mu bowiem odczyn zapalny opłucnej. W pozostałych przy­padkach ból tłumaczy się miejscowym krwoto­kiem pęcherzykowym. Także krwioplucie może być skutkiem uszkodzenia bariery pęche-rzykowo-włośniczkowej (obrzęk z niedoboru surfaktantu, uszkodzenie włośniczek przez aktywowane neutrofile) i krwotoku pęcherzy­kowego w obszarach płuc objętych zatorem. Inną przyczyną jest otwarcie anastomoz mię­dzy krążeniem oskrzelowym i płucnym z trans­misją ciśnienia systemowego do kapilar płuc­nych i ich rozerwaniem. Omdlenie świadczy z reguły o rozległym zatorze. U części chorych stwierdza się obrzęk podudzia, co wskazuje ' na obecność DVP. Zmiany osłuchowe nad płucami nie są specy­ficzne, czasami można wysłuchać tarcie opłuc­nowe, przedłużony wydech, świsty, lub niesy­metryczne ściszenie szmeru pęcherzykowego po stronie zatoru (niedodma z uniesieniem przepony). Najczęstszą zmianą w EKG jest tachykardia zatokowa oraz cechy przeciążenia prawokomorowego. Rozpoznanie znacznie ułatwiają badania obrazowe (RTG, tomografia spiralna z kontrastem) oraz echokardiografia transtorakalna lub przezprzełykowa.

5.2.6. Serce płucne

(Cor pulmonale - CP)

Jest to przerost lub/i niewydolność prawej komory serca spowodowany chorobami wpły­wającymi na czynność lub czynność i budowę płuc (choroby dróg oddechowych, opłucnej, naczyń płucnych, choroby lub nieprawidłowa budowa klatki piersiowej, upośledzenie czyn­ności wentylacyjnej).

Wspólnym mianownikiem wszystkich przy­padków CP jest nadciśnienie płucne. Serce płucne dzielimy na ostre i przewlekłe, zgodnie z dynamiką wzrostu ciśnienia w tętnicy płuc­nej. CP z definicji nie obejmuje chorób prawe­go serca pierwotnych (np. zawał prawej komory) ani zmian w płucach wtórnych do chorób lewego serca i wad serca (wrodzonych i nabytych).

Etiologia. Na przewlekłe CP cierpi ponad połowa chorych z POChP. Innymi przyczynami są: ILD, duże ubytki tkanki płucnej powstałe wskutek zabiegu operacyjnego lub urazu, przewlekła zatorowość płucna, pierwotne nadciśnienie płucne, twardzina układowa, zespół Pickwicka, choroby nerwowo-mięśnio-we prowadzące do zaburzeń oddychania, choroby upośledzające ruchomość klatki pier­siowej, kyfoskolioza i samoistna hipowentyla­cja pęcherzykowa. Ostre CP powstaje wsku­tek masywnego zatoru płuc, stanu astmatycz­nego, odmy wentylowej lub zaostrzenia POChP, spowodowanego ostrą infekcją dróg oddechowych.

Patogeneza. Rozwój i stopień zaawansowania CP jest funkcją przeciążenia następczego (after­

load) prawej komory, wywołanego nadciśnie­niem płucnym. CP spowodowane jest dwoma zasadniczymi mechanizmami:

• hipoksją pęcherzykową,

• anatomicznym zmniejszeniem pola prze­kroju łożyska naczyniowego,

dodatkową rolę w rozwoju CP może pełnić kwasica oddechowa.

Hipoksja pęcherzykowa wywołuje odruchowy skurcz łożyska tętniczego płuc (odruch Eulera-Liljestranda). Stanowi on fizjologiczny mecha­nizm ograniczający perfuzję w obszarach płuc z niedostateczną wymianą gazową i kierujący przepływ do obszarów wentylowanych prawi­dłowo. Zarazem niedotleniona tkanka płucna może wykorzystać więcej tlenu. Mechanizm odruchu nie jest znany, wiadomo, że przebiega on bez udziału włókien nerwowych. Hipoksja pęcherzykowa obejmująca rozległe obszary płuc prowadzi jednak do istotnego wzrostu ciśnienia w tętnicach płucnych. Początkowo zaburzenie ma charakter czynnościowy (odwra­calny skurcz mięśniówki naczyń). Z czasem nad­ciśnienie zaczyna się utrwalać - dochodzi do przerostu mięśniówki gładkiej we większych tętnicach krążenia małego i pojawienia się mię­śniówki (tzw. muskularyzacja) w tętniczkach płucnych. Zmienione anatomicznie naczynia reagują silniej na hipoksję, a także prawdopo­dobnie na kwasicę, spowodowaną hiperkapnią. Dodatkowe mechanizmy zwiększonego after-load w CP:

• wzrost lepkości krwi (poliglobulia, zwłasz­cza Ht > 55% spowodowana uwalnianiem erytropoetyny przez niedokrwione nerki) i pojemności minutowej serca wywołane odpowiedzią niedotlenionych tkanek obwodowych na hipoksemię,

wydłużenie przepływu krwi przez łożysko płucne w przypadku zwiększenia objętości płuc (POChP),

zmniejszenie pola przekroju łożyska płucne­go i wzrostu oporu w krążeniu płucnym spowodowane rozległą resekcją miąższu,

uciśnięcie i zarośnięcie włośniczek płucnych przez śródmiąższowe zapalenie w choro­bach restrykcyjnych płuc (nadciśnienie obli-teracyjne),

• utrata jednostek pęcherzykowo-włośnicz-kowych w rozedmie i we włóknieniu śród-miąższowym płuc. Szereg patomechanizmów CP ma charakter „błędnego koła": hipoksemia i kwasica zaostrza przebieg chorób lewej komory serca, a z kolei cechy dekompensacji lewokomorowej (zastój w płucach, hemodynamiczny obrzęk płuc) mogą dramatycznie nasilać niewydolność oddechową.

W przewlekłym CP prawa komora może przez długi czas wyrównywać wzrost obciążenia następczego w drodze przerostu ciśnieniowe­go. W ostrym CP kompensacja nie zachodzi, ze względu na szybkość narastania ciśnienia w tętnicach płucnych. Przeciwnie, wystąpienie ostrego serca płucnego jest równoznaczne z pojawieniem się objawów ostrej niewydolno­ści prawej komory serca (RV), nasilonej dodat­kowo przez hipoksję i skurcz naczyń wieńco­wych (np. w rozległym zatorze płuc).

Objawy kliniczne. Ostre CP przebiega drama­tyczne, współwystępują objawy choroby pod­stawowej (np. zator płucny, stan astmatyczny) Ostra niewydolność RV objawia się jej rozstrze­nia (szmer skurczowy czynnościowej niedomy­kalności trójdzielnej), tachykardia, rytmem cwałowym, wypełnieniem żył szyjnych i powiększeniem wątroby. Objawy przewlekłe­go CP zależą od przyczyny zespołu. W przebie­gu zmian pierwotnie naczyniowych obok dusz­ności wysiłkowej, tachypnoe i hiperwentylacji występują omdlenia w czasie wysiłku i zamost-kowy ból dławicowy (zmniejszenie rezerwy wieńcowej RV, hipoksemia). W sercu płucnym spowodowanym przez choroby śródmiąższo­we i POChP, objawy kliniczne CP są zwykle przesłaniane przez objawy choroby pierwotnej, najczęściej duszność wysiłkową i suchy kaszel. W badaniu przedmiotowym chorych z przewle­kłym CP stwierdza się zazwyczaj sinicę central­ną. Badanie serca wykazuje unoszenie skurczo­we prawej komory (przerost RV) w dołku pod­

sercowym, zaakcentowanie składowej płucnej lub/i sztywne wąskie rozdwojenie II tonu (nadci­śnienie płucne), czwarty ton serca (zmniejszona podatność RV). Mogą wystąpić szmery wywoła­ne względną niedomykalnością zastawki trój­dzielnej i tętnicy płucnej (rozciągnięcie pierścieni zastawkowych wskutek poszerzenia komory). W EKG cechy przerostu RV korelują ze stopniem nadciśnienia płucnego. Przekroczenie zdolności kompensacyjnych prawej komory wyzwala obja­wy niewydolności RV.

W badaniu flebograficznym zmniejszoną podatność (zwiększone ciśnienie rozkurczowe) RV we wczesnym okresie CP odzwierciedla olbrzymia fala A tętna żylnego. Czynnościowej niedomykalności zastawki trójdzielnej odpo­wiada wysoka fala „v" tętna żylnego, świad­cząca o rozwoju niewydolności RV. Rozwinięte serce płucne wymaga niekiedy róż­nicowania z niewydolnością LV (duszność, kaszel, sinica i świsty mogą wystąpić w obu zespołach). Wskazana jest wówczas echokar­diograficzna lub radioizotopowa ocena funkcji komór oraz gazometria krwi tętniczej, gdyż równoczesna hipoksemia, hiperkapnią i kwasi­ca są rzadkie w niewydolności lewego serca.

5.2.7. Zawodowe choroby płuc

Są to choroby płuc wynikające bezpośrednio z wdychania substancji znajdujących się w śro­dowisku pracy.

Skutki wdychania różnych substancji zależą od ich własności fizycznych i chemicznych oraz stężenia w środowisku. W większości przypad­ków układ obronny ustroju usuwa cząsteczki aerozoli. Czasem wdychane cząstki mogą odkładać się w płucach, a jeśli są rozpuszczal­ne, następuje ich absorpcja do krwi. Ważne znaczenie mają własności fizyczne wdychanego czynnika. Cząstki odkładają się w układzie oddechowym głównie w wyniku trzech fizycznych procesów: osadzania, wbija­nia i dyfuzji. Osadzanie zależy od gęstości czą­steczki i jej powierzchni. Wbijanie zachodzi w miejscach bifurkacji dróg oddechowych, gdy siła pędu cząsteczek jest wystarczająca do wbi­cia ich w napotkane ściany oskrzeli. Dyfuzja jest wynikiem energii kinetycznej zawartej we wszystkich cząstkach, powodującej ich przy­padkowy ruch.

Większość substancji (azbest, bawełna) odkła­da się w wyniku procesu rozdwojenia i zatrzy­mania długich włókien w miejscu rozgałęzień dróg oddechowych. Duże cząstki o wymiarach >5 um odkładają się przez osadzanie w jamie nosowej oraz w mniejszym stopniu w drogach oddechowych. Ponieważ są za duże, aby dotrzeć do miąższu płuc, nazywa się je frakcją nieoddechową. Cząstki pomiędzy 0,1-5 um, zaliczane do frakcji oddechowej, mogą dotrzeć do części płuc uczestniczących w wymianie gazowej.

Miejsce odkładania cząstek ma istotne znacze­nie, ponieważ reguluje w dużym stopniu odpo­wiedź układu oddechowego. Odkładanie czą­stek w jamie nosowej prowadzi do pyłkowicy, która u pracowników rolnych bywa chorobą zawodową. Perforacja przegrody występuje najczęściej u osób pracujących z chromem, a rak śluzówki nosa u pracujących przy pro­dukcji mebli. Odkładanie cząstek pyłów w tcha­wicy i oskrzelach może wywoływać trzy rodza­je odpowiedzi:

• skurcz oskrzeli w wyniku reakcji alergen-przeciwciało, występujący w pewnych postaciach astmy zawodowej. W pylicy bawełnianej płuc ekspozycja zawodowa może powodować wydzielanie przez komórki tuczne dróg oddechowych sub­stancji kurczących oskrzela, jak histamina i leukotrieny,

długotrwałe odkładanie cząstek może wywołać przerost gruczołów śluzowych, odczyn zapalny oskrzeli, a z czasem rozwój POChP,

odkładanie włókien azbestu lub pyłów zawierających radon może prowadzić do raka płuc.

Tab. 5.10. Różnicowanie wysięku i przesięku opłucnowego
Parametr	Przesięk	Wysięk
białko całkowite (BC)	< 30g/L	> 30g/L
wskaźnik BC płyn/BC surowica	< 0,5	> 0,5
dehydrogenaza mleczanowa LDH	< 200 U/L	> 200U/L
wskaźnik LDH płyn/LDH surowica	< 0,6	> 0,6
cholesterol	< 1,55 mmol/L	> 1,55 mmol/L
wskaźnik bilirubina płyn/bilirubina surowica	<0,6	> 0,6

Obecność płynu w jamie opłucnowej wynika z zaburzeń równowagi kapilarnej Starlinga i może być skutkiem:

• zwiększenia ciśnienia żylnego,

spadku ciśnienia onkotycznego,

• wzrostu przepuszczalności naczyń kapilar­nych

• zaburzeń odpływu limfy.

Płyn w jamie opłucnowej może być przesiękowy lub wysiękowy. Do jamy opłucnej może też dostać się krew (haemothorax) np. wskutek urazu oraz chłonka (chylothorax) wskutek uszkodzenia przewodu piersiowego przez uraz lub nowotwór. Około 40% przypadków płynu w jamie opłucnej jest spowodowanych zastoinową niewydolnością krążenia, 25% stanowią zapalenia płuc o różnej etiologii, a 12% zatorowość płucna. Generalnie przyczyny wysięku są związane ze wzrostem przepuszczalności opłucnej, spad­kiem przepływu limfy lub spadkiem ciśnienia w jamach opłucnowych. Przyczynami wysięku mogą być choroby zakaźne, uraz, zator płuca, nowotwory, mocznica, azbestoza, kolagenozy, zapalenie trzustki, zespół Dresslera i leki (meto-treksat, bromokryptyna, bleomycyna, metyzer-gid, ibuprofen, nitrofurantoina, amiodaron, PAS). Do chorób zakaźnych należą infekcje bak­teryjne (zapalenie płatowe), gruźlicze (50% przypadków), grzybicze i wirusowe.

Podstawowymi mechanizmami przesięku są: spadek ciśnienia onkotycznego osocza lub wzrost ciśnienia hydrostatycznego w kapila­rach płucnych. Przesięk w jamach opłucnowych może być skutkiem zespołu nerczycowego lub innych stanów prowadzących do hipoproteine-mii, marskości wątroby lub zastoinowej niewy­dolności krążenia.

Ważną rolę w różnicowaniu wysięku i przesię­ku spełniają badania laboratoryjne. Różnice pomiędzy wysiękiem i przesiękiem przedstawia tabela 5.10

W płynie opłucnowym określamy także pH, ilość komórek i ich rodzaj, poziom cukru, amylazy, przeciwciał przeciwjądrowych, obecność czynnika reumatoidalnego. Obecność kwasu mlekowego powoduje spadek pH poniżej 7,2 (ropniaki opłucnej, zapalenia płuc o ciężkim przebiegu, kolagenozy, OZT). Podwyższenie poziomu dezaminazy adenozyny (ADA) w pły­nie wskazuje na czynny proces gruźliczy, obec­ność kwasu hialuronowego - na międzybłoniaka opłucnej.

Wysięki para pneumoniczne

Jest to rodzaj wysięku towarzyszący bakteryj­nym zapaleniom płuc (w około 30% przypad­ków), może także wystąpić u chorych z rop­niami płuc lub rozstrzeniami oskrzeli. Wysięki parapneumoniczne dzielimy na niepowikłane (wysięk) i powikłane (wysięk z odczynem włóknikowo - ropnym i obecnością bakterii w płynie). Niepowikłane rozpoznaje się, gdy pH jest >7,3; glukoza >60 mg% i LDH < 1000 U/l. W powikłanych pH spada <7,0, glukoza <40 mg%, poziom LDH wynosi > 1000 U/l.

Międzybtoniak (Mesothelioma)

Rozlany złośliwy międzybłoniak opłucnej jest najgorzej rokującym typem nowotworu wystę­pującym po ekspozycji na pyły azbestu. Rola azbestu w powstawaniu tego nowotworu jest dzisiaj bezsporna - w ponad 90% przypadków udaje się potwierdzić kontakt chorego ze związkami azbestu. Może być spowodowany ekspozycją zarówno na azbest typu amfiboli, jak i chryzotilu, przy czym częściej zachorowa­niom na ten nowotwór towarzyszy ekspozycja na dłuższe włókna, co tłumaczy się gorszą eli­minacją tego typu włókien z dróg oddecho­wych. Międzybłoniak może rozwijać się nawet w wiele lat po zakończeniu ekspozycji ze zmie­nionych komórek opłucnej płucnej lub ścien­nej. Stwierdzono, że komórki mezotelialne mogą fagocytować włókna azbestu, będąc jed­nocześnie 10 do 100 razy bardziej wrażliwe na cytotoksyczność azbestu niż komórki nabłonka oskrzelików czy fibroblasty. Opisano kilka mechanizmów uczestniczących w procesie nowotworzenia komórek mezotelialnych. Po ekspozycji na azbest dochodzi do wydzielania w dużych ilościach różnych czynników wzro­stowych (PDGF, czynnik wzrostowy dla komó­rek nabłonka, TGFa, FGF, IGF) stymulujących rozrost komórek. Badania eksperymentalne wykazały zmiany w materiale genetycznym komórek oskrzeli i międzybłonka (zaburzenia chromosomalne 1p, 3p, 6p, 9p, 22,) prowa­dzące do procesu nowotworzenia po zadziała­niu azbestu oraz wykazały bezpośrednie karci-nogenne działanie azbestu (samodzielny karci-nogen). Opisano także zaburzenia procesu apoptozy w komórkach poddawanych działa­niu azbestu.

Mesothelioma jest nowotworem wyjątkowo złośliwym, tylko około 20% pacjen­tów przeżywa 2 lata od rozpoznania choroby, ze względu jednak na eliminację azbestu ze środowiska człowieka liczba zachorowań na międzybłoniaka spada.

Odma opłucnową (pneumothorax)

Jest to obecność powietrza w jamie opłucno­wej. Patomechanizm rozwoju odmy polega na powstaniu połączenia pomiędzy jamą opłucno­wą a pęcherzykami (przetoka oskrzelowo-opłucnowa), połączenia pomiędzy jamą opłuc­nową a atmosferą (rana) i obecności w jamie opłucnowej bakterii produkujących gaz. Odmę ze względu przyczynę dzielimy na samo­istną, urazową lub jatrogenną, będącą wyni­kiem np. biopsji płuca, nakłucia opłucnej lub zabiegów torakochirurgicznych. Samoistną odmę z kolei dzielimy na pierwotną (brak zna­nej choroby dróg oddechowych) i wtórną, jako skutek znanej choroby. Odma samoistna pier­wotna zdarza się u młodych mężczyzn w czasie wysiłku fizycznego, samoistna wtórna powsta­je najczęściej u osób z gruźlicą płuc, rozedmą (pęknięcie pęcherza rozedmowego), zapale­niem płuc lub nowotworem. Z punktu widzenia mechanizmu wyróżniamy odmę zamkniętą, otwartą oraz zastawkową. Odma zamknięta jest najczęściej odmą samo­istną - powietrze, które się dostało do jamy opłucnej jednorazowo może z czasem ulec wchłonięciu. Odma otwarta powstaje wskutek urazu klatki piersiowej - powietrze swobodnie przepływa do jamy opłucnej przez ścianę klatki piersiowej lub uszkodzone oskrzele. Odma zastawkowa (wentylowa, prężna) to odmiana odmy, która dzięki mechanizmowi zastawko­wemu zwiększa w trakcie oddychania swoją objętość powodując przesunięcie śródpiersia. Powietrze wchodzi do pęcherza odmowego w czasie wdechu, w czasie wydechu przetoka się zamyka i odma wywiera narastające ciśnie­nie na prawą komorę, naczynia żylne i zdrowe płuco, prowadząc do spadku powrotu żylnego i rzutu sercowego. Skutkiem tego jest nagła hipotonia i hipoksemia. Rozwijają się duszność, tachykardia, sinica, zapaść i wstrząs. Nieodbar-czona odma zastawkowa jest stanem zagraża­jącym życiu.