Nemoci plic 23 11 2006 Respiran systm patofyziologie

Nemoci plic 23. 11. 2006

Respirační systém - patofyziologie - zahrnuje (v užším slova smyslu, na úrovni plic) poruchy: o Ventilace o Difúze o Perfúze - Tato klasifikace je schematická, zpravidla podle primárního typu postižení. V reálné patofyziologické situaci jsou tyto poruchy přítomny většinou současně.

Změny parciálních tlaků v krvi protékající plícemi

Alveolární ventilace VA= (VT-VD) x f VT…. dechový objem (tidal volume) VD …. mrtvý prostor (dead volume) f …. dechová frekvence VA= (500 ml-150 ml) x 15/min=5250 ml/min

Průtok krve plícemi § Plíce jsou jediným orgánem, jehož mikrocirkulací protéká při každém oběhu veškerá krev vypuzovaná srdcem § Funkcí: umožnit průtok krve odpovídající srdečnímu výdeji (malý odpor!!)

Difúze plynů přes alveolo-kapilární membránu § Výměna plynů musí dosahovat intenzity odpovídající aktuální potřebě kyslíku tkáněmi (2503500 ml/min) a aktuální tvorbě oxidu uhličitého (200 -2800 ml/min) při respir. kvocientu 0. 8 § Difúze se uskutečňuje jen v těch oblastech plic, ve kterých přichází do nepřímého kontaktu protékající krev a ventilovaný vzduch a v nichž současně existují rozdíly mezi parciálními tlaky příslušných plynů

Syndrom respirační insuficience Hlavním kritériem RI jsou hodnoty krevních plynů v arteriální krvi: o Respirační insuficience I. typu (hypoxemická, parciální) o Respirační insuficience II. typu (ventilační, globální) Nízká hodnota pa. O 2 způsobuje snížení saturace Hb kyslíkem snížení obsahu kyslíku v krvi

Příčiny hypoxémie při nemocech respiračního aparátu § Lokální nebo celková alveolární hypoventilace § Lokální poruchy ventilačně-perfúzního poměru § Přítomnost pravo-levého „plicního zkratu“ (také cirkulačního) § Ztluštění alveolo-kapilární membrány

Ventilačně perfuzní nerovnováha Nestejný poměr průtoku plynu a krve (V‘/Q‘) u jednotlivých sklípků o i za fyziologických podmínek § § plicní báze: V‘/Q‘ = 0, 7 plicní hroty: V‘/Q‘ = 3, 3 o zvýšena za patologických stavů (téměř všech) § § ↑ V‘/Q‘ → ↑mrtvý prostor → ↑Pa. CO 2 ↓ V‘/Q‘→ ↑zkrat → ↓Pa. O 2

Důsledky nerovnováhy mezi ventilací a perfúzí

Příčiny hyperkapnie při nemocech respiračního aparátu Množství a parc. tlak CO 2 závisí: § množství vytvářeném v organizmu § intenzitě vylučování do alveolů a okolní atmostéry intenzita alveol. ventilace (VA) je nejvýznamnějším faktorem Příčiny hyperkapnie - celková alveolární hypoventilace Buď malá celková plicní ventilace § Nebo zvětšení podílu ventilace mrtvého prostoru §

Poruchy ventilace § Obstrukční ventilační poruchy (zúžení dýchacích cest) § Restrikční ventilační poruchy (redukce funkčního parenchymu plic nebo omezení dýchacích pohybů) § Smíšené ventilační poruchy § Prostá hypoventilace

Prostá hypoventilace § Zpravidla mimoplicní příčina Ø CNS (otravy, léky, úrazy) Ø nervosvalová onemocnění (myastenia gravis) Ø obstrukce horních dýchacích cest o Snížení V‘A= (VT-VD) x f o Hypoxemie = pokles Pa. O 2 pod 80 mm. Hg (10, 7 k. Pa) o hyperkapnie = vzestup Pa. CO 2 nad 40 mm. Hg (5, 3 k. Pa)

Obstrukční poruchy plic § Lokalizovaná obstrukce § bronchiální obstrukce (cizí těleso, nádor, zánět, uzliny. . ) § absorpční atelektáza, zkrat o Generalizovaná obstrukce § reverzibilní - asthma bronchiale § ireverzibilní - CHOPN (emfyzém, chronická bronchitida), mukoviscidóza § jiné - infekční bronchitida, bronchiolitida

Astma (GINA 2002) Ø je chronický zánět dýchacích cest, v jehož etiopatogenezi hraje významnou roli řada buněk (žírné buňky, eozinofily a Tlymfocyty) a jejich působků Ø zánět způsobuje průvodní zvýšení průduškové reaktivity, která vede k opakovaným epizodám pískotů při dýchání, dušnosti, tlaku na hrudníku a kašle, převážně v noci a časně nad ránem Ø tyto stavy jsou obvykle provázeny rozsáhlou, ale proměnlivou bronchiální obstrukcí, která je často reverzibilní, ať již spontánně či po terapii

Anatomickým podkladem

Astma - klinické příznaky § Dechové obtíže, hvízdavý dech, dráždivý kašel § záchvaty se střídají s obdobím klidu § variabilita Ø sezónní Ø diurnální (noční a ranní záchvaty) Ø zátěžová (námahové astma)

Typy astmatu Alergické astma Nealergické astma Ig. E-zprostředkované astma Ig. E-nezprostředkované astma

Moderní pohled na patologický obraz astmatu Alergen Makrofágy/ Dendritické buňky Th 2 buňky Mastocyty Leukotrieny C 4, D 4 & E 4 Neutrofily Eosinofily Hlenová zátka Neuroaktivace Epiteliální deskvamace Subepiteliální fibróza Únik plasmy Edém Sekrece hlenu Hyperplasie žlázek Barnes PJ Vasodilatatace Angiogeneze Aktivace senzorických zakončerní Cholinergní reflex Bronchokonstrikce Hypertrofie/hyperplasie hl. sv. buněk

K obr. 2 Alergické TH 2 dogma. Jakmile jednou alergen pronikne do organismu, je zachycen sentinelovými dendritickými buňkami (DC). DC migrují do nejbližší lymfatické uzliny, zpracují alergen a vystaví informaci o něm pomocí molekul MHCII T lymfocytům. § Po prezentaci antigenu naivním T-lymfocytům dochází ke klonální expanzi T lymfocytů a k jejich migraci do místa zánětu. Zde aktivované TH 2 buňky produkují TH 2 cytokiny: Ø IL-5 umožńuje atrakci a aktivaci eozinofilů, což vede k poškození tkáně; Ø IL-4 a IL-13 zejména aktivují B buňky a umožňují syntézu Ig. E se váže na FcεR 1 na nespecifických buňkách imunitního systému. Pokud dojde k novému kontaktu s alergenem, navázané protilátky zachycují alergen, což vede k receptorovému cross-linking a k rychlé aktivaci žírných buněk a bazofilů. Tyto buňky jsou odpovědné za uvolnění většiny zánětlivých a toxických mediátorů, které způsobí akutní alergické symptomy. §

Obr. 2

Zánět vs. remodelace tkání u astmatiků

Koncepce minimálního perzistujícího zánětu Passalacqua et al. 2002

Paradigma patogeneze astmatu

Klasifikace tíže astmatu – před léčbou

Klasifikace tíže astmatu – při léčbě

Status asthmaticus § Je to astmatický záchvat, který trvá déle než 24 hodin i přes veškerou léčbu § Projevy : - Těžká dušnost a tachypnoe - Vtahování mezižeberních prostor a chvění nosních křídel - Úzkostný, vyděšený výraz v obličeji - Nemožnost promluvit více než pár slov mezi dechy - Pocení - Cyanózy ( periferní progredující do centrální ) - Dušnost, pískoty a vrzoty a pocit těsného hrudníku - Dehydratace

Astma - fáze záchvatu § Časná (bezprostřední odpověď) - do 30 min, mediátory žírných buněk § zvýšená sekrece hlenu, otok sliznice § kontrakce hladkých svalů (bronchospazmus) § Pozdní odpověď - po 4 -6 hod, mediátory neutrofilů, eozinofilů § zánět, příp. destrukce epitelu

Astma - plicní funkce o V klidu § § někdy i bez známek obstrukce bronchoprovokační testy o V záchvatu známky obstrukce § § § snížené dynamické ventilační parametry zvýšené statické parametry zlepšení po podání bronchodilatátorů nebo spontánně

Léčba astmatu § odstranění nebo omezení provokujících faktorů § protizánětlivá terapie § bronchodilatační terapie § hyposenzibilizace § speleoterapie aj.

Chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN) (COPD) o 5 -20% dospělé populace o převaha u mužů o 30 x častější u kuřáků o mortalita - 5. místo o zahrnuje: n n chronickou bronchitidu plicní emfyzém

Chronická bronchitida Chronická bronchitis je symptomatická definice, u níž je Produkce zvýšeného množství hlenu v průběhu celého roku. § Symptomy jsou obvykle horší v zimě. § Pro epidemiologické účely je definice: produkce sputa po většinu dní přinejmenším 3 měsíce v roce alespoň ve dvou po sobě jdoucích letech. § Přítomnost hyperplazie hlenových žlázek v dýchacích cestách. §

Chronická bronchitida - etiologie § kouření cigaret § profesionální expozice (oxidy S, N, formaldehyd) § znečištěné ovzduší § opakované infekce dýchacích cest

Chronická bronchitida - morfologie § hyperplazie a hypertrofie hlenových žlázek § nadměrné množství hlenu v dýchacích cestách (příp. uzávěr) § zánětlivá infiltrace a otok stěny dýchacích cest (zúžení)

Chronická bronchitida - funkční důsledky § Zúžení malých dýchacích cest Ø exspirační obstrukce -↓ dynamické parametry Ø plicní hyperinflace → ↑RV/TLC Ø ventilačně perfuzní nerovnováha (↓V‘/Q‘) → hypoxemie (cyanóza), hyperkapnie, respirační acidóza → vazokonstrikce → plicní hypertenze

Emfyzém je definován jako dilatace a destrukce plicní tkáně distálně od terminálního bronchiolu Ø Radiologický korelát při ztrátě více než 40% tkáně: Zesvětlení plic § Rozšíření postižené tkáně (vzduch) § Ø Funkčně: § Ztráta elastických vlastností plic a kolaps malých dýchacích cest během exspirace. Zadržování vzduchu, nárůst reziduálního objemu.

Etiopatogeneze o nerovnováha proteáz a antiproteáz q ↑elastáza p kouření → zánět → neutrofily q ↓α 1 -antitrypsin p kouření p genetický defekt (homozygoti ZZ či SS do 40 let) o obstrukce bronchiolů n chronická bronchitis (kouření)

Emfyzém - funkční důsledky Destrukce alveolární stěny → ztráta plicní elastičnosti → exspirační obstrukce (↓ dynamické parametry) → plicní hyperinflace → ↑RV/TLC (nevýhodné postavení inspiračních svalů) → redukce kapilárního řečiště → ↓difúzní plicní kapacita → plicní hypertenze →ventilačně perfuzní nerovnováha (↑V‘/Q‘)

CHOPN - klinické příznaky § narůstající dechové obtíže (roky) § dušnost, produktivní kašel § v pokročilém stadiu hmotnostní deficit § poloha v předklonu s podepřenými pažemi § našpulení rtů při výdechu § převážně bronchitida x převážně emfyzém

CHOPN - léčba § ovlivnění obstrukce (bronchodilatancia) § ovlivnění infekce (atibiotika) § odstranění hlenu (expektorancia) § oxygenoterapie (krátkodobá x dlouhodobá) § rehabilitace, lázně § chirurgická terapie § substituce α 1 -antitrypsinu

Cystická fibróza (pankreatofibróza, mukoviscidóza) o AR choroba, 7. chromozom o chybný přenos chloridů v exokrinních žlázách, o o o vazký sekret záněty dýchacích cest (pseudomonas aer. ) degenerace exokrinního parenchymu pankreatu vysoká koncentrace soli v potu (dg. ) střeva: obstrukce, malabsorpce játra: biliární cirhóza poruchy plodnosti

Obecné důsledky bronchiální obstrukce o ztížený výdech o ↓dynamických ventilačních parametrů potřeba více času k vydechnutí VC, ↓V‘A hyperinflace plic n ↑ residuální objemy (FRC, RV, TLC) ventilačně perfuzní nerovnováha, ↑VD, ↓V‘A zánik interalveolárních sept n porucha difúze pro kyslík hypoxemie, hyperkapnie, respirační acidóza n o o

Restrikční nemoci omezeno rozpínání plic: § z vnějších příčin (resekce, onemocnění pleury, hrudní stěny, neuromuskulárního aparátu, extrémní obezita. . . ) § změnou plicního parenchymu (zánět, nádor, intersticiální nemoci plic - zpravidla kombinováno s poruchou difuze)

Restrikční nemoci z vnějších příčin

Nemoci pleury Pneumotorax = vzduch v pleurálním prostoru (z plic nebo skrz hrudní stěnu) => kolaps plíce o spontánní - prasknutí malé bubliny na povrchu plic v blízkosti apexu o tenzní (ventilový) - komunikace mezi plicí a peurálním prostorem - jednostranná záklopka – vzduch vniká do pleurálního prostoru, ale nemůže zpět => vyžaduje urgentní lékařskou pomoc o pneumotorax komplikující plicní nemoci (cysty)

Pleurální výpotek = tekutina uvnitř pleurálního prostoru – důsledek lokálního nebo systémového onemocnění § na základě koncentrace bílkovin a LD se dělí: - transsudát – např. u chron. srdeční selhání (↑ hydrostatický tlak v kapilárách) – hypoalbuminémie (jaterní cirhóza) (↓ onkotický tlak) - exsudát – ↑ bílkoviny např. zánět, nádor

Ostatní vnější příčiny restrikčních nemocí § skolióza – vychýlení páteře do boku § kyfóza – vychýlení páteře dozadu § neuromuskulární nemoci (myastenia gravis, poliomyelitida) § extrémní obezita § resekce plic (nádor)

Změna plicního parenchymu Intersticiální nemoci plic § tkáň mezi výstelkou alveolu a endotelem plicních kapilár => zmnožení vaziva => zesílení interalveolárních sept => porucha difuze pro kyslík § klesá propustnost pro kyslík a zvyšuje se rozdíl parc. tlaku v alveolech PAO 2 a v plicních kapilárách ↓Pa. O 2 § snižuje se poddajnost (compliance) plic

Elektronově mikroskopický obraz části alveolární stěny EP - epitel KOL - kolagen PL - plazma RBC - erytrocyt EN - endoteliální buňka IN - intersticium

Patogeneze intersticiálních nemocí plic § ukládání fibrinu podél alveolárních stěn => v alveolech se vytvoří tzv. hyalinní membrána § zánětlivá fáze s infiltrací neutrofily a později makrofágy a lymfocyty => reparační procesy a fibróza § proliferace alveolárních buněk, organizace fibrinózního exsudátu, ukládání kolagenu => reparace nebo fibróza

Důsledky intersticiálních nemocí plic (fibróz) § hypoxémie (↓Pa. O 2) zejména námahová již v počátečních stádiích s hyperventilací s tendencí k respirační alkalóze (↓Pa. CO 2) § později klidová hypoxémie (↓Pa. O 2) a hypoventilace (snížená poddajnost plic => malé dechové objemy) § plicní hypertenze (vysoký tlak v malém oběh) => cor pulmonale

Nozologické jednotky Idiopatická plicní fibróza § neznáme příčinu (imunitní reakce? ) Sarkoidóza § typická granulomatózní tkáň v různých orgánech, etiologie imunitní? Profesionální intersticiální nemoci § expozice dráždivým látkám po dlouhá časová období (prach, plyn, léky, infekce)

Profesionální intersticiální nemoci

Klinické projevy Subjektivní o Dyspnoe o Kašel Objektivní o Tachypnoe o Chrůpky o Cyanóza o Cor pulmonale Laboratorní data o Zvýšený P(A-a)O 2 o Normální nebo nízký Pa. CO 2 o EKG- cor pulmonale o Spirometrie - restrikční typ (↓VC, normál FEV 1/FVC) o Snížená difuzní kapacita plic pro oxid uhelnatý

Terapie § závisí na etiologii, pokud je známa § zastavit expozici škodlivým vdechovaným činitelům § proti infekci antibiotika § u nejasné etiologie (sarkoidóza, idiop. plicní fibróza) kortikosteroidy § podávání kyslíku

Plicní edém Nahromadění tekutiny v plicích zvýšení propustnosti kapilár „syndrom vlhké plíce“ (ARDS) - u septických stavů - bílkoviny pronikají do intersticia => zvýšený onkotický tlak v intersticiu § snížený onkotický tlak v kapilárách § zvýšení hydrostatického tlaku v kapilárách (kardiálně podmíněný plicní edém) - při infarkt myokardu, stenóza dvojcípé chlopně §

Dvě stádia plicního edému Intersticiální edém § tekutina pouze v intersticiu § zvýšený tok lymfy a rozšířená lymfat. cest § plicní funkce postiženy jen málo => rtg? Alveolární edém § tekutina prosakuje i do alveolů => postižení ventilace, dyspnoe (hypoxémie) § vykašlávání zpěněného sputa

Funkční důsledky plicního edému § Zvětšení vzdálenosti mezi alveol. vzduchem a krví a zmenšení difúzní plochy sníží množství kyslíku, které difunduje za čas. jednotku § Vyplnění alveolů tekutinou se zachovalým průtokem krve v bezprostředním okolí zaplavených alveolů způsobí vznik pravo-levého plicního zkratu § Zvýšení obsahu tekutiny v plicích a event. poškození alveolů provázené snížením surfaktantu snižují poddajnost plicní tkáně – zvýší se dechová práce