Хронічний обструктивний бронхіт - Причини та патогенез

Етіологічні фактори хронічного обструктивного бронхіту. Це куріння (активне та пасивне), забруднення повітря (агресивний вплив навколишнього середовища), виробничі (професійні) шкідливості, тяжкий вроджений дефіцит α1-антитрипсину, респіраторні вірусні інфекції, гіперреактивність бронхів. Існують абсолютні та ймовірні фактори ризику розвитку хронічного обструктивного бронхіту.

Найважливішим етіологічним фактором є куріння. Однак слід зазначити, що самого куріння недостатньо для розвитку ХОЗЛ. Відомо, що ХОЗЛ зустрічається лише у 15% курців з тривалим стажем. Згідно з «голландською гіпотезою», для розвитку хронічного обструктивного бронхіту при курінні необхідна генетична схильність до ураження дихальних шляхів.

Фактори ризику хронічного обструктивного бронхіту

Основним фактором ризику розвитку ХОЗЛ у 80-90% випадків є тютюнокуріння. Серед «курців» хронічне обструктивне захворювання легень розвивається в 3-9 разів частіше, ніж серед некурців. Водночас смертність від ХОЗЛ визначається віком початку куріння, кількістю викурених сигарет та тривалістю куріння. Слід зазначити, що проблема куріння особливо актуальна для України, де поширеність цієї шкідливої звички сягає 60-70% серед чоловіків та 17-25% серед жінок.

У цьому випадку вплив тютюнового диму на легені має значення не лише як один з найважливіших факторів, що порушують функцію мукоциліарної транспортної системи, очисну та захисну функцію бронхів, але й як фактор виникнення хронічного запалення слизової оболонки бронхів. Тривала подразнююча дія тютюнового диму на альвеолярну тканину та систему сурфактанту сприяє порушенню еластичності легеневої тканини та виникненню емфіземи легень.

Другим фактором ризику розвитку ХОЗЛ є професійні шкідливості, зокрема робота на виробництві, пов'язана з вдиханням пилу, що містить кадмій, кремній та деякі інші речовини.

Професійні групи з підвищеним ризиком розвитку хронічної обструктивної хвороби легень включають:

• шахтарі;
• будівельники;
• працівники металургійних підприємств;
• залізничники;
• робітники, зайняті переробкою зерна, виробництвом бавовни та паперу, та інші.

Третім фактором ризику є повторні гострі респіраторні вірусні інфекції (ГРВІ), які також сприяють порушенню очисної та захисної функції бронхів, засіюючи слизову оболонку бронхів патогенними та умовно-патогенними мікроорганізмами, що ініціюють хронічний запальний процес у бронхах. У пацієнтів з уже розвиненим ХОЗЛ повторні ГРВІ прискорюють виникнення порушень легеневої вентиляції та формування бронхообструктивного синдрому та дихальної недостатності.

Спадкова схильність до хронічного обструктивного захворювання легень також відіграє значну роль. Наразі єдиною доведеною та добре вивченою генетичною патологією, що призводить до розвитку ХОЗЛ, є дефіцит α1-антитрипсину, який призводить до розвитку емфіземи легень та хронічного обструктивного синдрому. Однак цей генетичний дефіцит серед пацієнтів з хронічним обструктивним бронхітом та ХОЗЛ зустрічається менш ніж у 1% випадків. Найімовірніше, існують інші, ще не вивчені, генетичні дефекти, які сприяють формуванню бронхообструктивного синдрому, емфіземи легень та розвитку дихальної недостатності. На це вказує, зокрема, той факт, що не всі курці або ті, хто має професійні шкідливості, розвивають ХОЗЛ.

Окрім перелічених факторів, певне значення, очевидно, надається чоловічій приналежності, віку 40-50 років, порушенням місцевої та загальної імунної системи, гіперреактивності бронхів до різних подразнюючих та пошкоджуючих факторів та деяким іншим, хоча роль багатьох із цих факторів у розвитку ХОЗЛ ще не доведена.

Перелік деяких факторів ризику розвитку ХОЗЛ, наведений у стандартах Європейського респіраторного товариства (ERS, GOLD, 2000).

Фактори ризику розвитку ХОЗЛ (згідно з ERS, GOLD, 2000)

Ймовірність значення факторів	Зовнішні фактори	Внутрішні фактори
Встановлено	Куріння. Професійні шкідливості (кадмій, кремній)	Дефіцит α1-антитрипсину
Високий	Забруднення атмосферного повітря (особливо SO2, NJ2, O3). Інші професійні ризики, бідність, низький соціально-економічний статус. Пасивне куріння в дитинстві.	Недоношеність. Високий рівень IgE. Бронхіальна гіперреактивність. Сімейний характер захворювання.
Можливо	Аденовірусна інфекція. Дефіцит вітаміну С.	Генетична схильність [група крові A (II), відсутність IgA]

Основними патогенетичними факторами хронічного обструктивного бронхіту є порушення функції місцевої бронхолегеневої захисної системи, структурна перебудова слизової оболонки бронхів (гіпертрофія слизових та серозних залоз, заміщення війчастого епітелію келихоподібними клітинами), розвиток класичної патогенетичної тріади (гіперкринія, дискринія, мукостаз) та вивільнення медіаторів запалення та цитокінів.

Крім того, включені механізми бронхіальної обструкції. Вони поділяються на дві групи: оборотні та необоротні.

Група I – оборотні механізми бронхіальної обструкції:

• бронхоспазм; викликається збудженням м-холінергічних рецепторів та рецепторів неадренергічної, нехолінергічної нервової системи;
• запальний набряк, інфільтрація слизової та підслизової оболонок бронхів;
• обструкція дихальних шляхів слизом через порушення відхаркування. У міру прогресування захворювання цей механізм стає дедалі вираженішим, оскільки війчастий епітелій бронхів трансформується в слизоутворюючий (тобто келихоподібні клітини). Кількість келихоподібних клітин збільшується в 10 разів протягом 5-10 років захворювання. Поступово швидкість щоденного накопичення слизу в бронхіальному дереві перевищує швидкість його виведення.

II група – незворотні механізми бронхіальної обструкції (ці механізми базуються на морфологічних порушеннях):

• стеноз, деформація та облітерація просвіту бронхів;
• фібропластичні зміни стінки бронхів;
• експіраторний колапс дрібних бронхів через зниження продукції сурфактанту та поступовий розвиток емфіземи легень;
• експіраторне випадання перетинчастої частини трахеї та великих бронхів у їх просвіт.

Підступність обструктивних захворювань легень полягає в тому, що за відсутності систематичного лікування оборотні механізми замінюються незворотними, непомітно для пацієнта та лікаря, і хвороба виходить з-під контролю через 12-15 років.

Патоморфологія хронічного обструктивного бронхіту

У великих бронхах спостерігаються характерні зміни:

• збільшення підслизових залоз;
• гіперплазія келихоподібних клітин;
• переважання мононуклеарних клітин та нейтрофілів у слизовій оболонці;
• атрофічні зміни хряща в міру прогресування захворювання.

Дрібні бронхи та бронхіоли також зазнають характерних морфологічних змін:

• поява та збільшення кількості келихоподібних клітин;
• підвищена кількість слизу в просвіті бронхів;
• запалення, збільшення маси м'язової оболонки, фіброз, облітерація, звуження просвіту.

Формування ХОЗЛ

На початковій стадії захворювання вплив описаних факторів, деякі з яких можна віднести до етіологічних (куріння, промисловий та побутовий пил, інфекції тощо), на слизову оболонку бронхів, інтерстиціальну тканину та альвеоли призводить до формування хронічного запального процесу, який вражає всі перераховані структури. При цьому активуються всі клітинні елементи нейтрофілів, макрофагів, тучних клітин, тромбоцитів тощо.

Основна роль у розвитку запалення відводиться нейтрофілам, концентрація яких у зоні хронічного подразнення слизової оболонки бронхів зростає в кілька разів. Потім, проникаючи в міжклітинний простір, нейтрофіли виділяють цитокіни, простагландини, лейкотрієни та інші прозапальні речовини, що сприяють формуванню хронічного запалення слизової оболонки бронхів, гіперплазії келихоподібних клітин, у тому числі в місцях, нетипових для їх локалізації, тобто в дистальних (дрібних) бронхах. Іншими словами, описані процеси призводять до формування універсальної реакції організму – запалення на хронічне подразнення слизової оболонки бронхів.

Таким чином, на початкових етапах розвитку захворювання його патогенетичні механізми нагадують механізми формування хронічного необструктивного бронхіту. Принципові відмінності полягають у тому, що при ХОЗЛ:

1. запалення вражає бронхи різного розміру, включаючи найдрібніші бронхіоли, та
2. Активність запалення значно вища, ніж при хронічному необструктивному бронхіті.

Формування легеневої емфіземи

Формування легеневої емфіземи є ключовим моментом у розвитку ХОЗЛ та прогресуванні дихальної недостатності, характерної для цього захворювання. Як відомо, вирішальне значення в цьому процесі має руйнування еластичних волокон легеневої тканини, яке розвивається переважно в результаті патогенної дії нейтрофілів, що накопичуються у великій кількості в міжклітинному просторі.

На тлі тривалої подразливої дії тютюнового диму та інших летких забруднювачів, обсіменіння слизової оболонки вірусами та/або мікробами, вміст нейтрофілів у дистальних відділах дихальної системи збільшується в 10 разів. При цьому різко зростає вивільнення нейтрофілами протеаз (еластази) та вільних кисневих радикалів, які мають сильну шкідливу (деструктивну) дію на всі молекулярні компоненти тканин та цитопатогенний ефект. При цьому швидко виснажується місцевий антипротеазний та антиоксидантний потенціал, що призводить до руйнування структурних елементів альвеол та утворення емфіземи легень. Крім того, різні компоненти тютюнового диму інактивують інгібітор альфа1-антипротеази, ще більше знижуючи антипротеазний потенціал тканин.

Основною причиною руйнування еластичного каркаса легеневої тканини є виражений дисбаланс у протеазно-антипротеазній та оксидантно-антиоксидантній системах, спричинений патогенним функціонуванням нейтрофілів, що накопичуються у великій кількості в дистальних відділах легень.

Крім того, важливим є зсув у співвідношенні між процесами пошкодження та репарації, які регулюються, як відомо, великою кількістю прозапальних та протизапальних медіаторів. Порушення балансу цих процесів також сприяє руйнуванню еластичного каркаса легеневої тканини.

Зрештою, порушення мукоциліарного кліренсу, гіперкринія та дискринія слизу створюють умови для колонізації мікрофлорою, яка додатково активує нейтрофіли, макрофаги та лімфоцити, що також посилює деструктивний потенціал клітинних елементів запалення.

Всі описані елементи хронічного запалення призводять до руйнування альвеолярних стінок та міжальвеолярних перегородок, збільшення повітряності легеневої тканини та формування емфіземи легень.

Оскільки при ХОЗЛ запалення вражає переважно термінальні та респіраторні бронхіоли, руйнування альвеол та підвищена повітряність легеневої тканини часто бувають вогнищевими, локалізуючись переважно в центральних відділах ацинусів, які оточені макроскопічно незначно зміненою легеневою паренхімою. Ця центроацинарна форма емфіземи типова для пацієнтів з бронхіальним типом хронічного обструктивного бронхіту. В інших випадках формується панацинарна форма емфіземи, типова для пацієнтів з емфізематозним типом хронічного обструктивного бронхіту.

Бронхообструктивний синдром

Бронхообструктивний синдром, що є характерною та обов'язковою ознакою хронічного обструктивного бронхіту та ХОЗЛ, формується, як відомо, внаслідок оборотного та необоротного компонентів бронхіальної обструкції. На початкових стадіях захворювання переважає оборотний компонент бронхіальної обструкції, що зумовлено трьома основними механізмами:

• запальний набряк слизової оболонки бронхів;
• гіперсекреція слизу;
• спазм гладкої мускулатури дрібних бронхів.

У пацієнтів із ХОЗЛ, особливо у гострій фазі захворювання, спостерігається виражене звуження просвіту дрібних бронхів та бронхіол діаметром менше 2 мм, аж до оклюзії окремих периферичних дихальних шляхів слизовими пробками. Також спостерігається гіпертрофія гладкої мускулатури дрібних бронхів та їх схильність до спастичного скорочення, що ще більше зменшує загальний просвіт дихальних шляхів та сприяє підвищенню загального бронхіального опору.

Причини та механізми бронхоспазму при хронічному обструктивному бронхіті, бронхіальній астмі чи інших захворюваннях дихальних шляхів різні. Однак слід враховувати, що сама бактеріальна та вірусно-бактеріальна інфекція та хронічний запальний процес у бронхах зазвичай супроводжуються зниженням чутливості та втратою бета2-адренорецепторів, стимуляція яких, як відомо, супроводжується бронходилатуючим ефектом.

Крім того, у пацієнтів із ХОЗЛ спостерігається підвищений тонус блукаючого перцю. Схильність до бронхоспазму більш характерна для пацієнтів із бронхіальною астмою. Однак у пацієнтів із хронічним обструктивним бронхітом гіперреактивність дрібних бронхів також має певне значення в патогенезі бронхообструктивного синдрому, хоча термін «астмоїдний» бронхіт або бронхіт з «астмоїдним компонентом», який широко використовувався в минулому, наразі не рекомендується використовувати.

Подальше прогресування захворювання призводить до все більшого переважання незворотного компонента бронхіальної обструкції, що визначається розвивається емфіземою легень та структурними змінами в дихальних шляхах, насамперед перибронхіальним фіброзом.

Найважливішою причиною незворотної бронхіальної обструкції у пацієнтів із хронічним обструктивним бронхітом та емфіземою легень є раннє експіраторне закриття бронхів, або експіраторний колапс дрібних бронхів. Це пов'язано, перш за все, зі зниженням опорної функції легеневої паренхіми, яка втратила свою еластичність, для дрібних дихальних шляхів - бронхіол. Останні як би занурені в легеневу тканину, а альвеоли щільно прилягають до їх стінок, еластична віддача яких зазвичай утримує ці дихальні шляхи відкритими протягом усього вдиху та видиху. Тому зниження еластичності легеневої тканини у пацієнтів з емфіземою легень призводить до колапсу дрібних бронхів посередині або навіть на початку видиху, коли об'єм легень зменшується і еластична віддача легеневої тканини швидко падає.

Крім того, значення має недостатність бронхоальвеолярного сурфактанта, синтез якого значно знижений у хворих на ХОЗЛ, які зловживають курінням. Нестача сурфактанта призводить, як відомо, до підвищення поверхневого натягу альвеолярної тканини та ще більшої «нестабільності» дрібних дихальних шляхів.

Нарешті, перибронхіальний фіброз, що розвивається у пацієнтів із ХОЗЛ внаслідок хронічного запалення, та інші структурні зміни дихальних шляхів (потовщення стінок та деформація бронхів), також мають велике значення у розвитку та прогресуванні бронхообструктивного синдрому, але їхня роль у формуванні незворотного компонента обструкції менша, ніж роль емфіземи легень.

Загалом, значне переважання незворотного компонента бронхіальної обструкції у пацієнтів з ХОЗЛ, як правило, означає настання кінцевої стадії захворювання, що характеризується швидким прогресуванням дихальної та легенево-серцевої недостатності.

Дихальна недостатність

Повільне прогресування дихальної недостатності є третьою обов'язковою ознакою ХОЗЛ. Хронічна обструктивна дихальна недостатність зрештою призводить до тяжких порушень газообміну та є основною причиною зниження толерантності до фізичного навантаження, працездатності та смерті у пацієнтів із ХОЗЛ.

Нагадаємо, що з практичної точки зору існують дві основні форми дихальної недостатності:

Паренхіматозний (гіпоксемічний), що розвивається переважно в результаті різкого вентиляційно-перфузійного співвідношення в легенях та посилення внутрішньолегеневого шунтування крові справа наліво, що призводить до артеріальної гіпоксемії (PaO2 < 80 мм рт. ст.).

Вентиляційна (гіперкапнічна) форма дихальної недостатності, що виникає внаслідок первинного порушення ефективної легеневої вентиляції (альвеолярної гіповентиляції), що супроводжується як зниженням виведення CO2 з організму (гіперкапнія), так і порушенням оксигенації крові (гіпоксемія).

Для пацієнтів із ХОЗЛ на певній стадії захворювання найбільш типовим є поєднання артеріальної гіпоксемії та гіперкапнії, тобто змішана форма дихальної недостатності. Можна виділити кілька основних механізмів, що визначають порушення газообміну та вентиляції у пацієнтів із ХОЗЛ:

1. Бронхіальна обструкція, що виникає внаслідок набряку слизової оболонки бронхів, бронхоспазму, гіперсекреції слизу та експіраторного колапсу дрібних бронхів у пацієнтів із супутньою емфіземою легень. Обструкція дихальних шляхів призводить до розвитку гіповентильованих або повністю невентильованих зон, внаслідок чого кров, що протікає через них, недостатньо насичується киснем, що призводить до зниження PaO2, тобто розвивається артеріальна гіпоксемія. Таким чином, сам бронхообструктивний синдром значно ускладнює альвеолярну вентиляцію, що ще більше посилюється розвитком мікроателектазу в ділянках критичного звуження бронхів.
2. Зменшення загальної площі функціонуючої альвеолярно-капілярної мембрани у пацієнтів з тяжкою емфіземою легень. В результаті руйнування міжальвеолярних перегородок об'єм альвеол збільшується, а їх загальна площа поверхні значно зменшується.
3. Зниження вентиляції в результаті зменшення резервного об'єму вдиху, типового для пацієнтів з емфіземою легень, що виникає внаслідок зміни конфігурації, збільшення об'єму грудної клітки та підвищення її ригідності.
4. Сильне стомлення дихальних м'язів, насамперед діафрагми, що розвивається в результаті значного збільшення навантаження на дихальні м'язи у пацієнтів з бронхообструктивним синдромом та емфіземою легень.
5. Зниження функції діафрагми в результаті її сплощення, що характерно для пацієнтів з емфіземою легень,
6. Порушення дифузії газів на рівні альвеолярно-капілярної мембрани через її потовщення, порушення мікроциркуляції та запустіння периферичних судин.

В результаті реалізації деяких із цих механізмів порушуються вентиляційно-перфузійні співвідношення в легенях, внаслідок чого з легень витікає недостатньо оксигенована кров, що супроводжується зниженням PaO2. Дійсно, руйнування дихальних шляхів призводить до виникнення гіповентильованих або повністю невентильованих зон, внаслідок чого кров, що протікає через них, недостатньо оксигенується. В результаті знижується PaO2 і розвивається артеріальна гіпоксемія.

Подальше прогресування структурних та функціональних змін у легенях призводить до зниження ефективності легеневої вентиляції (наприклад, в результаті порушення функції дихальних м'язів), що супроводжується наростанням вентиляційної форми дихальної недостатності з розвитком гіперкапнії (збільшення PaCO2 більше 45 мм рт. ст.).

Змішана форма дихальної недостатності особливо виражена в періоди загострення захворювання, коли, з одного боку, різко порушується бронхіальна прохідність, а з іншого боку, посилюється слабкість (втома) дихальних м'язів (діафрагми), що виникає на тлі різкого збільшення навантаження на них.

Нагадаємо, що тяжкість дихальної недостатності зазвичай оцінюється на основі парціального тиску кисню (PaO2) та вуглекислого газу (PaCO2) в артеріальній крові.

Оцінка тяжкості дихальної недостатності (тиск газів артеріальної крові, виражений у мм рт. ст.)

Ступінь DN	Паренхіматозна ДН	Вентиляція DN
Помірний	Ra02 > 70	RaCO2 < 50
Середній ступінь тяжкості	Ra0² = 70-50	RaCO2 = 50-70
Важкий	Ra02 < 50	RaCO2 > 70 Гіперкапнічна кома

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]