Ursachen und Pathogenese des Emphysems

Im Jahr 1965 beschrieb Eriksson den Mangel an a1-Antitrypsin. Gleichzeitig wurde vermutet, dass ein Zusammenhang zwischen der Entstehung von Emphysemen und dem Defizit von a1-Antitrypsin besteht. In einem Tierversuch wurde ein Lungenemphysemmodell reproduziert, indem Extrakte proteolytischer Enzyme aus Pflanzen in die Lungen eingeführt wurden.

Primäres diffuses Emphysem

Genetisch bedingter Mangel an α1-Antitrypsin

A1-Antitrypsin ist der wichtigste Inhibitor von Serinproteasen, die Trypsin umfassen, Chymotrypsin, neutrophile Elastase, Gewebekallikrein, Faktor X und Plasminogen. Das a1-Antitrypsin-Gen befindet sich am langen Arm von Chromosom 14 und wird als Proteinase-Inhibitor (PI) -Gen bezeichnet. Das PI-Gen wird in zwei Arten von Zellen exprimiert - Makrophagen und Hepatozyten.

Die höchste Konzentration von a1-Antitrypsin wird im Serum gefunden und etwa 10% des Serumspiegels werden auf der Oberfläche von Epithelzellen der Atemwege bestimmt.

Derzeit gibt es 75 Allele des PI-Gens. Sie sind in 4 Gruppen unterteilt:

• normal - mit der physiologischen Konzentration im Serum des Blutes a1-antitrypsin;
• mangelhaft - der Konzentrationsgrad des Trypsininhibitors ist auf 65% der Norm reduziert;
• "Null" -a1-Antitrypsin im Serum wird nicht bestimmt;
• im Serum ist der Gehalt an a-Antitrypsin normal, aber seine Aktivität gegen Elastase ist vermindert.

PI-Allele werden auch in Abhängigkeit von der elektrophoretischen Mobilität des α1-Antitrypsin-Glykoproteins unterteilt:

• Option "A" - ist näher an der Anode gelegen;
• Option "- Kathode;
• Option "M" - die häufigste.

Der Hauptanteil des Genpools (über 95%) besteht aus drei Subtypen des normalen Allels "M" - M1, M2, MZ.

Die Pathologie einer Person aufgrund des PI-Gens tritt in seltenen Allelen auf. Die wichtigsten klinischen Manifestationen eines a1-Antitrypsin-Mangels sind Emphysem und juvenile Leberzirrhose.

In einem gesunden menschlichen Neutrophilen und Alveolarmakrophagen in den Lungen sezernieren proteolytische Enzyme (hauptsächlich Elastase) in einer ausreichenden Menge für die Entwicklung von Emphysem, aber es verhindert, dass der alpha-1-Antitrypsin, die im Blut, Bronchialsekret und anderen Gewebestrukturen verfügbar ist.

In genetisch bedingten Mangel an Alpha-1-Antitrypsin und den Mangel an es durch Rauchen, aggressive ätiologische Faktoren, Berufsrisiko verursacht, tritt das Schichtsystem Proteolyse / alpha1-Antitrypsin Proteolyse in die Richtung, die eine Beschädigung der alveolären Wände und die Entwicklung von Emphysem verursacht.

Auswirkungen von Tabakrauch

Rauchen gilt als einer der aggressivsten Faktoren bei der Entwicklung von chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen im Allgemeinen und Emphysem im Besonderen. Die Entstehung von Emphysemen bei Rauchern ist darauf zurückzuführen, dass Tabakrauch die Migration von Neutrophilen in den Endabschnitt der Atemwege bewirkt. Neutrophile produzieren große Mengen der proteolytischen Enzyme Elastase und Kathepsin, die eine zerstörerische Wirkung auf die elastische Basis der Alveolen haben.

Zusätzlich akkumuliert chronisches Rauchen in Alveolarmakrophagen die Tonhöhe von Tabakrauch, und die Bildung von Alpha-1-Antitrypsin in ihnen nimmt stark ab.

Rauchen verursacht auch ein Ungleichgewicht in dem Oxidationsmittel / Antioxidans-System mit einer Dominanz von Oxidationsmitteln, welches eine schädigende Wirkung auf die Alveolarwände hat und die Entwicklung von Emphysem fördert.

Es ist immer noch nicht klar, warum Rauchen die Entwicklung von Emphysem nur bei 10-15% der Raucher verursacht. Neben dem Mangel an Alpha1-Antitrypsin spielen wahrscheinlich einige unbekannte Faktoren (möglicherweise genetische Faktoren) eine Rolle, die das Rauchen für das sich entwickelnde Emphysem prädisponieren.

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Die Auswirkungen von aggressiven Umweltfaktoren

"Emphysem ist bis zu einem gewissen Grad eine Krankheit, die durch die Umwelt bedingt ist" (AG Chuchalin, 1998). Aggressive Faktoren verschmutzte Umwelt (Schadstoffe) verursachen Schäden nicht nur an den Atemwegen, sondern auch Alveolarwände, die zur Entwicklung von Emphysem beitragen. Unter den Schadstoffen sind Schwefeldioxid und Stickstoffdioxid von größter Bedeutung, ihre Hauptgeneratoren sind thermische Stationen und Transport. Darüber hinaus spielen schwarzer Rauch und Ozon eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Emphysemen. Erhöhte Ozonkonzentrationen sind mit der Verwendung von Freon in ihrem täglichen Leben verbunden (Kühlschränke, Haushaltsaerosole, Parfums, Aerosoldosierungsformen). Bei heißem Wetter in der Atmosphäre findet eine photochemische Reaktion von Stickstoffdioxid (das Verbrennungsprodukt von Transporttreibstoff) mit Ultraviolett statt, Ozon wird gebildet, das die Entwicklung von Entzündungen der oberen Atemwege verursacht.

Der Mechanismus der Entwicklung von Emphysemen aufgrund der Langzeitbelastung durch Luftschadstoffe ist wie folgt:

• direkte schädigende Wirkung auf die Alveolarmembranen;
• Aktivierung der proteolytischen und oxidativen Aktivität im bronchopulmonalen System, die zur Zerstörung des elastischen Gerüsts der Lungenbläschen führt;
• erhöhte Produktion von Mediatoren von Entzündungsreaktionen - Leukotriene und schädigende Zytokine.

Arbeitsrisiken, das Vorhandensein von anhaltenden oder wiederkehrenden bronchopulmonalen Infektionen

Bei älteren Menschen, deren Emphysem besonders häufig festgestellt wird, ist die gleichzeitige Wirkung mehrerer ätiologischer Faktoren in vielen Lebensjahren betroffen. In manchen Fällen spielt eine mechanische Dehnung der Lunge eine Rolle (bei Musikern aus Blaskapellen, Glasbläsern).

Pathogenese

Die wichtigsten gemeinsamen Mechanismen für die Entwicklung von Emphysem sind:

• Verletzung des normalen Verhältnisses von Protease / alpha1-Antitrypsin und Oxidantien / Antioxidantien zum Vorherrschen von wandschädigenden Alveolen proteolytischer Enzyme und Oxidantien;
• Störung der Synthese und Funktion von Tensid;
• Dysfunktion der Fibroblasten (nach der Hypothese von Times et al., 1997).

Fibroblasten spielen eine wichtige Rolle bei der Reparatur von Lungengewebe. Es ist bekannt, dass die Strukturierung und Restrukturierung von Lungengewebe auf Interstitial und seine zwei Hauptkomponenten - Fibroblasten und extrazelluläre Matrix - zurückzuführen ist. Die extrazelluläre Matrix wird von Fibroblasten synthetisiert, bindet die Bronchien, Gefäße, Nerven und Alveolen zu einem einzigen funktionellen Block. Somit ist das Lungengewebe strukturiert. Fibroblasten interagieren mit Zellen des Immunsystems und der extrazellulären Matrix durch die Synthese von Zytokinen.

Die Hauptkomponenten der extrazellulären Matrix sind Kollagen und Elastin. Die erste und dritte Art von Kollagen stabilisieren das interstitielle Gewebe, die vierte Art von Kollagen ist Teil der Basalmembran. Elastin bietet elastische Eigenschaften von Lungengewebe. Die Beziehung zwischen den verschiedenen Molekülen der extrazellulären Matrix wird durch Proteoglykane bereitgestellt. Die strukturelle Beziehung zwischen Kollagen und Elastin wird durch Proteoglykane mit Decorin und Dermatansulfat bereitgestellt; Die Beziehung zwischen der vierten Art von Kollagen und Laminin in der Basalmembran wird von Proteoglycan-Heparansulfat getragen.

Proteoglykane beeinflussen die funktionelle Aktivität von Rezeptoren auf der Zelloberfläche und sind an der Reparatur von Lungengewebe beteiligt.

Die frühe Phase der Reparatur von Lungengewebe ist mit der Proliferation von Fibroblasten verbunden. Dann wandern Neutrophile zu der beschädigten Lungengewebestelle, wo sie eine aktive Rolle bei der Depolymerisation von extrazellulären Matrixmolekülen spielen. Diese Prozesse werden durch verschiedene Zytokine reguliert, die von Alveolarmakrophagen, Neutrophilen, Lymphozyten, Epithelzellen, Fibroblasten produziert werden. Der reparative Prozess beinhaltet Zytokine - Thrombozytenwachstumsfaktoren, Kolonie-stimulierender Faktor von Granulozyten / Makrophagen. Das Cytokindepot wird in der extrazellulären Matrix gebildet und reguliert die proliferative Aktivität von Fibroblasten.

In der Entwicklung des Emphysems spielen daher eine Dysfunktion der Fibroblasten und adäquate Reparaturprozesse des geschädigten Lungengewebes eine große Rolle.

Die wichtigsten pathophysiologischen Folgen eines Emphysems sind:

• Kollaps (Kollaps) von kleinen, freilaufenden Bronchien bei Ausatmung und Entwicklung von Verletzungen der pulmonalen Ventilation des obstruktiven Typs;
• progressive Reduktion der funktionierenden Lungenoberfläche, was zur Reduktion von Alveolar-Kapillar-Membranen, zu einer starken Abnahme der Sauerstoffdiffusion und zur Entwicklung von respiratorischem Versagen führt;
• Verringerung des Kapillarnetzes der Lunge, was zur Entwicklung von pulmonaler Hypertonie führt.

Patomorphologie

Das Emphysem ist durch eine Expansion der Alveolen, Atemwege, eine allgemeine Erhöhung Luftigkeit Lungengewebe Degeneration der elastischen Fasern in Alveolarwände, zapustevaniem Kapillaren gekennzeichnet.

Die anatomische Klassifikation des Emphysems basiert auf dem Grad der Beteiligung des Azinus im pathologischen Prozess. Folgende anatomische Varianten werden unterschieden:

• proximales azinöses Emphysem;
• panakinares Emphysem;
• distales Emphysem;
• unregelmäßiges Emphysem.

Die proximale acinäre Form ist dadurch gekennzeichnet, dass die respiratorische Bronchiole, der proximale Teil des Azinus, abnorm vergrößert und geschädigt ist. Es sind zwei Formen des proximalen azinären Emphysems bekannt: Zentroblot und Emphysem bei Pneumokoniosen von Bergarbeitern. In der zentrilobulären Form des proximalen azinären Emphysems verändern sich die respiratorischen Bronchiolen proximal zum Azinus. Dies erzeugt den Effekt einer zentralen Stelle im Lungenlappen. Das distal gelegene Lungengewebe wird nicht verändert.

Die Pneumokoniose der Bergarbeiter ist durch eine Kombination von interstitieller Lungenfibrose und fokalen Emphysemstellen gekennzeichnet.

Panakinares (diffuses, generalisiertes, alveoläres) Emphysem ist durch die Beteiligung des gesamten Azinus in diesem Prozess gekennzeichnet.

Das distale azinöse Emphysem ist durch eine Beteiligung am pathologischen Prozess von vorwiegend Alveolarkurven gekennzeichnet.

Die unregelmäßige (unregelmäßige) Form des Emphysems ist durch eine Vielzahl von Acini-Erhöhungen und deren Zerstörung gekennzeichnet und ist mit einem ausgeprägten Narbenbildungsprozess im Lungengewebe verbunden. Dies verursacht die unregelmäßige Natur des Emphysems.

Eine besondere Form von Emphysem ist bullig. Bulla ist das Emphysem der Lunge mit einem Durchmesser von mehr als 1 cm.

Bis zu einem gewissen Grad kann ein unwillkürliches (seniles) Emphysem der Lunge auf ein primäres Emphysem zurückgeführt werden. Es ist gekennzeichnet durch die Ausdehnung der Alveolen und Atemwege ohne Reduktion des vaskulären Systems der Lunge. Diese Veränderungen gelten als Manifestation der Involution, des Alterns.

Beim Evolventenemphysem gibt es keine signifikanten Verletzungen der Bronchialpermeabilität, Hypoxämie und Hyperkapnie entwickeln sich nicht.

Sekundäremphysem der Lungen

Sekundäres Emphysem kann fokal oder diffus sein. Die folgenden Formen des fokalen Emphysems werden unterschieden: fast scharlachrot (perifokal), infant (Lobar), paraseptal (interstitiell) und einseitiges Emphysem der Lunge oder des Lappens.

Circumbarales Lungenemphysem - tritt um die Herde von Lungenentzündung, Tuberkulose und Sarkoidose auf. Die Hauptrolle bei der Entstehung von Lungenemphysemen spielt die regionale Bronchitis. Circumbarales Lungenemphysem ist in der Regel im Bereich der Lungenspitze lokalisiert.

Infantile fraktionierte Emphysem ist eine Emphysemänderung in einem Lungenlappen bei kleinen Kindern, in der Regel aufgrund von Atelektase in anderen Lappen. Meistens betrifft der obere Lappen der linken Lunge und der mittlere Lappen der rechten. Das infektiöse Lobäremphysem manifestiert sich als ausgeprägte Dyspnoe.

MacLeod-Syndrom (einseitiges Emphysem) - entwickelt in der Regel nach einer Kindheit mit einseitiger Bronchiolitis oder Bronchitis.

Das paraseptale Emphysem ist der Schwerpunkt von emphysemmodifiziertem Lungengewebe, das an ein dichtes Bindegewebs-Septum oder eine Pleura angrenzt. In der Regel entwickelt sich als Folge von fokalen Bronchitis oder Bronchiolitis. Klinisch manifestiert sich durch die Bildung von Blasen und Spontanpneumothorax.

Wesentlich wichtiger ist das sekundäre diffuse Emphysem der Lunge. Der Hauptgrund für seine Entwicklung ist chronische Bronchitis.

Es ist bekannt, dass eine Verengung der kleinen Bronchien und ein Anstieg des Bronchialwiderstands sowohl während der Inspiration als auch während der Ausatmung auftritt. Zusätzlich wird während des Ausatmens positiver intrathorakalen Druck erzeugt zusätzliche Kompression und ohne schlechte passierbar Bronchien und führt zu einer Verzögerung in der eingeatmeten Luft und Alveolardruck Erhöhung darin, was die allmählichen Entwicklung des Lungenemphysems natürlich führt. Es ist auch wichtig, den Entzündungsprozess von den kleinen Bronchien auf die Bronchiolen und Alveolen der Atemwege zu verteilen.

Lokale Obstruktion von kleinen Bronchien führt zu einer Überdehnung von kleinen Bereichen des Lungengewebes und die Bildung von dünnwandigen Hohlräumen - Bullae, subpleural gelegen. Bei multiplen Bullen wird das Lungengewebe komprimiert, was sekundäre obstruktive Störungen des Gasaustausches weiter verschlimmert. Der Bruch der Bulla führt zum spontanen Pneumothorax.

Bei sekundärem diffusen Emphysem verringert sich das Kapillarnetzwerk der Lunge, es entwickelt sich eine präkapilläre pulmonale Hypertonie. Die pulmonale Hypertonie trägt wiederum zur Fibrose funktionierender kleiner Arterien bei.