Хронический обструктивный бронхит - Причины и патогенез

Этиологические факторы хронического обструктивного бронхита. Это курение (активное и пассивное), загрязнение атмосферного воздуха (экологическая агрессия), производственные (профессиональные) вредности, тяжелая врожденная недостаточность а1-антитрипсина, респираторные вирусные инфекции, гиперреактивность бронхов. Существуют безусловные и вероятные факторы риска развития хронического обструктивного бронхита.

Важнейшим этиологическим фактором является курение. Однако следует заметить, что самого по себе курения недостаточно для развития ХОБ. Известно, что ХОЗЛ возникают лишь у 15% длительно курящих лиц. Согласно «голландской гипотезе», для развития хронического обструктивного бронхита при курении необходима генетическая предрасположенность к повреждению дыхательных путей.

Факторы риска хронического обструктивного бронхита

Главным фактором риска развития ХОБЛ в 80-90% случаев является курение табака. Среди «курильщиков» хроническая обструктивная болезнь легких развивается в 3-9 раз чаще, чем у некурящих лиц. При этом смертность от ХОБЛ определяют возраст, в котором было начато курение, количество выкуриваемых сигарет и продолжительность курения. Следует отметить, что проблема курения особенно актуальна для Украины, где распространенность этой вредной привычки достигает 60-70% среди мужчин и 17 25% среди женщин.

При этом воздействие табачного дыма па легкие имеет значение не только как один из важнейших факторов, нарушающих функцию системы мукоцилиарного транспорта, очистительную и защитную функцию бронхов, но и как фактор возникновения хронического воспаления слизистой бронхов. Длительное раздражающее воздействие табачного дыма на альвеолярную ткань и систему сурфактанта способствует нарушению эластичности легочной ткани и возникновению эмфиземы легких.

Вторым фактором риска возникновения ХОБЛ являются профессиональные вредности, в частности работа на производстве, связанная с вдыханием пыли, содержащей кадмии, кремний и некоторые другие вещества.

К профессиональным группам с повышенным риском развития хронической обструктивной болезни легких относятся:

• шахтеры;
• строители;
• рабочие металлургических предприятий;
• железнодорожники;
• рабочие, занятые переработкой зерна, хлопка и производством бумаги и другие.

Третьим фактором риска являются повторные острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ), также способствующие нарушению очистительной и защитной функции бронхов, обсеменению слизистой бронхов патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, инициирующими хронический воспалительный процесс в бронхах. У больных с уже развившейся ХОБЛ повторные ОРВИ ускоряют возникновение нарушении вентиляции легких и формирование бронхообструктивного синдрома и дыхательной недостаточности.

Существенную роль имеет также наследственная предрасположенность к возникновению хронической обструктивной болезни легких. В настоящее время единственной доказанной и хорошо изученной генетически обусловленной патологией, ведущей к возникновению ХОБЛ, является дефицит a1-антитрипсина, который приводит к развитию эмфиземы легких и хронического обструктивного синдрома. Тем не менее этот генетический дефицит среди больных хроническим обструктивным бронхитом и ХОБЛ встречается менее чем в 1% случаев. Вероятнее всего, существуют и другие, пока еще не изученные, генетические дефекты, способствующие формированию бронхообструктивного синдрома, эмфиземы легких и развитию дыхательной недостаточности. На это указывает, в частности, тот факт, что далеко не у всех курящих или имеющих профессиональные вредности формируется ХОБЛ.

Кроме перечисленных факторов, определенное значение имеет, по-видимому, принадлежность к мужскому полу, возраст 40-50 лет, нарушения локальной и общей иммунной системы, гиперреактивность бронхов к различным раздражающим и повреждающим факторам и некоторые другие, хотя роль многих из этих факторов в возникновении ХОБЛ пока не доказана.

Перечень некоторых факторов риска развития ХОБЛ, приведенный в стандартах Европейского респираторного общества (ERS, GOLD, 2000).

Факторы риска ХОБЛ (по ERS, GOLD, 2000)

Основные патогенетические факторы хронического обструктивного бронхита - нарушение функции системы местной бронхопульмональной защиты, структурная перестройка слизистой оболочки бронхов (гипертрофия слизистых и серозных желез, замена мерцательного эпителия бокаловидными клетками), развитие классической патогенетической триады (гиперкриния, дискриния, мукостаз) и выделение медиаторов воспаления и цитокинов.

Кроме того, включаются механизмы бронхиальной обструкции. Они делятся на две группы: обратимые и необратимые.

I группа - обратимые механизмы бронхиальной обструкции:

• бронхоспазм; он обусловлен возбуждение м-холинергических рецепторов и рецепторов неадренергической, нехолинергической нервной системы;
• воспалительный отек, инфильтрация слизистой и подслизистой оболочек бронхов;
• обтурация дыхательных путей слизью вследствие нарушения ее откашливания. По мере прогрессирования заболевания этот механизм становится все более выраженным, так как происходит трансформация мерцательного эпителия бронхов в слизеобразующий (т.е. в бокаловидные клетки). Количество бокаловидных клеток в течение 5-10 лет болезни увеличивается в 10 раз. Постепенно темпы ежедневного накопления слизи в бронхиальном дереве превышают темпы ее удаления.

II группа - необратимые механизмы бронхиальной обструкции (в основе этих механизмов лежат морфологические нарушения):

• стеноз, деформация и облитерация просвета бронхов;
• фибропластические изменения стенки бронхов;
• экспираторный коллапс мелких бронхов вследствие снижающейся продукции сурфатанта и постепенно развивающейся эмфиземы легких;
• экспираторный пролапс мембранозной части трахеи и крупных бронхов в их просвет.

Коварство обслрукгивных заболеваний легких заключается в том, что при отсутствии систематического лечения незаметно для больного и врача обратимые механизмы сменяются необратимыми и болезнь через 12-15 лет выходит из-под контроля.

Патоморфология хронического обструктивного бронхита

В крупных бронхах отмечаются характерные изменения:

• увеличение подслизистых желез;
• гиперплазия бокаловидных клеток;
• преобладание в слизистой оболочке мононуклеарных клеток и нетрофилов;
• атрофические изменения хрящей припрогрессировании заболе вания.

Малые бронхи и бронхиолы претерпевают также характерные морфологические изменения:

• появление и увеличение количества бокаловидных клеток;
• увеличение количества слизи в просвете бронхов;
• воспаление, увеличение массы мышечной оболочки, фиброз, облитерация, сужение просвета.

Формирование ХОБЛ

На начальной стадии заболевания воздействие описанных факторов, часть из которых можно отнести к этиологическим (курение, производственная и бытовая пыль, инфекции и др.), на слизистую бронхов, интерстициальную ткань и альвеолы приводит к формированию хронического воспалительного процесса, который захватывает все перечисленные структуры. При этом происходит активация всех клеточных элементов нейтрофилов, макрофагов, тучных клеток, тромбоцитов и др.

Главная роль в возникновении воспаления отводится нейтрофилам, концентрация которых в области хронического раздражения слизистой бронхов увеличивается в несколько раз. Проникая затем в межклеточное пространство, нейтрофилы выделяют цитокины, простагландины, лейкотриены и другие провоспалительные вещества, которые способствуют формированию хронического воспаления слизистой оболочки бронхов, гиперплазии бокаловидных клеток, в том числе в местах, не характерных для их локализации, т.е. в дистальных (мелких) бронхах. Иными словами, описанные процессы ведут к формированию универсального ответа организма - воспаления на хроническое раздражение слизистой оболочки бронхов.

Таким образом, на начальных этапах развития заболевания его патогенетические механизмы напоминают механизмы формирования хронического необструктивного бронхита. Принципиальные отличия заключаются в том, что при ХОБЛ:

1. воспаление захватывает бронхи разного калибра, в том числе самые мелкие бронхиолы, и
2. активность воспаления оказывается существенно более высокой, чем при хроническом необструктивном бронхите.

Формирование эмфиземы легких

Формирование эмфиземы легких является ключевым моментом в возникновении ХОБЛ и прогрессировании характерной для этого заболевания дыхательной недостаточности. Решающее значение в этом процессе имеет, как известно, деструкция эластических волокон легочной ткани, развивающаяся преимущественно в результате патогенного действия нейтрофилов, в большом количестве скапливающихся в межклеточном пространстве.

На фоне длительного раздражающего действия табачного дыма и других, летучих поллютантов, обсеменения слизистой вирусами и/или микробами содержание нейтрофилов в дистальных отделах респираторной системы увеличивается в 10 раз. Одновременно резко возрастает выделение нейтрофилами протеаз (эластаз) и свободных кислородных радикалов, обладающих сильным повреждающим (деструктивным) действием на все молекулярные компоненты тканей и цитопатогенным действием. При этом быстро истощается местный антипротеазный и антиоксидантный потенциал, что приводит к разрушению структурных элементов альвеол и формированию эмфиземы легких Кроме того, различные компоненты табачного дыма инактивируют альфа1-антипротеазный ингибитор, еще больше снижая антипротеазный потенциал тканей.

Основной причиной деструкции эластического каркаса легочной ткани является выраженный дисбаланс в системах «протеазы-антипротеазы» и «оксиданты-антиоксиданты», вызванный патогенным функционированием нейтрофилов, скапливающихся в большом количестве в дистальных отделах легких.

Кроме того, имеет значение сдвиг в соотношении процессов повреждения и репарации, которые регулируются, как известно, большим количеством провоспалительпых н противовоспалительных медиаторов. Нарушение равновесия этих процессов также способствует деструкции эластического каркаса легочной ткани.

Наконец, нарушение мукоцилиарного клиренса, гиперкриния и дискриния слизи создают условия для колонизации микрофлорой, еще больше активирующей нейтрофилы, макрофаги, лимфоциты, что также усиливает деструктивный потенциал клеточных элементов воспаления.

Все описанные элементы хронического воспаления приводят к разрушению альвеолярных стенок и межальвеолярных перегородок, увеличению воздушности легочной ткани и формированию эмфиземы легких.

Поскольку при ХОБЛ воспаление затрагивает прежде всего терминальные и респираторные бронхиолы, деструкция альвеол и повышение воздушности легочной ткани часто носят фокальный характер, локализуясь преимущественно в центральных участках ацинуса, которые окружены макроскопически малоизмененной легочной паренхимой Такая центроацинарная форма эмфиземы характерна для больных бронхитическим типом хронического обструктивного бронхита. В других случаях формируется панацинарная форма эмфиземы, характерная для больных эмфизематозным типом хронического обструктивного бронхита.

Бронхообструктивный синдром

Бронхообструктивный синдром, являющийся характерным и обязательным признаком хронического обструктивного бронхита и ХОБЛ, формируется, как известно, за счет обратимого и необратимого компонентов обструкции бронхов. На начальных этапах развития заболевания преобладает обратимый компонент бронхиальной обструкции, который обусловлен тремя основными механизмами:

• воспалительным отеком слизистой оболочки бронхов;
• гиперсекрецией слизи;
• спазмом гладкой мускулатуры мелких бронхов.

У больных ХОБЛ, особенно в фазе обострения заболевания, выявляется выраженное сужение просвета мелких бронхов и бронхиол диаметром менее 2 мм вплоть до окклюзии отдельных периферических дыхательных путей слизистыми пробками. Наблюдается также гипертрофия гладких мышц мелких бронхов и склонность их к спастическому сокращению, что еще больше уменьшает суммарный просвет воздухоносных путей и способствует возрастанию общего бронхиального сопротивления.

Причины и механизмы бронхоспазма при хроническом обструктивном бронхите, бронхиальной астме или других заболеваниях воздухоносных путей различны. Однако следует иметь в виду, что сама по себе бактериальная и вирусно-бактериальная инфекция и хронический воспалительный процесс в бронхах сопровождается, как правило, снижением чувствительности и утратой бета2-адренергических рецепторов, стимуляция которых, как известно, сопровождается бронходилатационным эффектом.

Кроме того, у больных ХОБЛ наблюдается повышение тонуса блуждающего перца Склонность к бронхоспазму в большей степени характерна для больных бронхиальной астмой. Тем не менее у пациентов с хроническим обструктивным бронхитом гиперреактивность мелких бронхов также имеет определенное значение в патогенезе бронхообструктивного синдрома, хотя широко используемый в прошлом термин «астмоидный» бронхит или бронхит с «астмоидпым компонентом» в настоящее время использовать не рекомендуется.

Дальнейшее прогрессировать заболевания приводит к все большему преобладанию необратимого компонента бронхиальной обструкции, который определяется формирующейся эмфиземой легких и структурными изменениями дыхательных путей, в первую очередь перибронхиальным фиброзом.

Важнейшей причиной необратимой бронхиальной обструкции у больных хроническим обструктивным бронхитом и эмфиземой легких является раннее экспираторное закрытие бронхов, или экспираторный коллапс мелких бронхов. Это связано, прежде всего, со снижением опорной функции легочной паренхимы, потерявшей свою эластичность, для малых воздухоносных путей - бронхиол. Последние как бы погружены в легочную ткань, и к их стенкам плотно прилегают альвеолы, эластическая отдача которых в норме удерживает эти дыхательные пути открытыми на протяжении всего вдоха и выдоха. Поэтому снижение эластичности легочной ткани у больных с эмфиземой легких приводит к спадению (коллапсу) мелких бронхов в середине или даже в начале выдоха, когда уменьшаетс я объем легких и быстро падает эластическая отдача легочной ткани.

Кроме того, имеет значение недостаточность бронхоальвеолярного сурфактанта, синтез которого у больных ХОБЛ, злоупотребляющих курением, значительно снижен. Недостаток сурфактанта приводит, как известно, к повышению поверхностного натяжения альвеолярной ткани и еще большей «нестабильности» мелких дыхательных путей.

Наконец, перибронхиальный фиброз, развивающийся у больных ХОБЛ в результате хронического воспаления, и другие структурные изменения воздухоносных путей (уплотнение стенок и деформация бронхов), также имеют большое значение в развитии и прогрессировании бронхообструктивного синдрома, но их роль в формировании необратимого компонента обструкции меньше, чем роль эмфиземы легких.

В целом существенное преобладание необратимого компонента бронхиальной обструкции у больных ХОБЛ, как правило, означает наступление финальной стадии заболевания, характеризующейся быстрым прогрессироваиием дыхательной и легочно-сердечной недостаточности.

Дыхательная недостаточность

Медленное прогрессировать дыхательной недостаточности - третий обязательным признак ХОБЛ. Хроническая дыхательная недостаточность по обструктивному типу, в конечном счете, приводит к тяжелым нарушениям газообмена и является главной причиной снижения толерантности к физической нагрузке, работоспособности и летальных исходов у больных ХОБЛ.

Напомним, что с практической точки зрения выделяют две основные формы дыхательной недостаточности:

Паренхиматозную (гипоксемическую), развивающуюся преимущественно в результате резкого вентиляционно-перфузионных отношений в легких и увеличения внутрилегочного право-левосердечного шунтирования крови, что приводит к артериальной гипоксемии (РаО2 < 80 мм. рт. ст.).

Вентиляционную (гиперкапническую) форму дыхательной недостаточности, которая возникает в результате первичного нарушения эффективной легочной вентиляции (альвеолярной гиповентиляции), что сопровождается как снижением выведения СО2 из организма (гиперкапнией), так и нарушением оксигенации крови (гипоксемией).

Для пациентов с ХОБЛ на определенной стадии развития болезни наиболее характерно сочетание артериальной гипоксемии и гиперкапнии, т.е. смешанная форма дыхательной недостаточности. Можно выделить несколько основных механизмов, определяющих нарушения газообмена и вентиляции у больных ХОБЛ:

1. Нарушение бронхиальной проходимости, возникающее в результате отека слизистой бронхов, бронхоспазма, гиперсекреции слизи и экспираторного коллапса мелких бронхов у пациентов с сопутствующей эмфиземой легких. Обструкция дыхательных путей ведет к возникновению гиповептилируемых или вообще невентилируемых зон, вследствие чего кровь, протекающая через них, недостаточно оксигенируется, в результате снижается РаО2, т.е. развивается артериальная гипоксемии. Таким образом, бронхообструктивный синдром, сам по себе, существенно затрудняет альвеолярную вентиляцию, которая еще больше усугубляется при развитии ммкроателектазов в местах критического сужения бронхов.
2. Уменьшение суммарной площади функционирующей альвеолярно-капиллярной мембраны у пациентов с выраженной эмфиземой легких. При этом в результате разрушения межальвеолярных перегородок объем альвеол увеличивается, а их суммарная поверхность заметно уменьшается.
3. Снижение вентиляции в результате уменьшения резервного объема вдоха, характерногоо для больных эмфиземой легких, возникающего вследствие изменения конфигурации, увеличения объема грудной клетки и повышения ее ригидности.
4. Выраженное утомление дыхательных мышц, в первую очередь диафрагмы, развивающееся в результате значительного повышения нагрузки на дыхательные мышцы у больных с бронхообструктивным синдромом и эмфиземой легких.
5. Снижение функции диафрагмы в результате ее уплощения, характерного для больных эмфиземой легких,
6. Нарушение диффузии газов на уровне альвеолярно-капиллярной мембраны вследствие ее утолщения, нарушения микроциркуляции и запустеваиня периферических сосудов.

В результате реализации некоторых из этих механизмов нарушаются вентиляционно-перфузионные отношения в легких, в результате чего от легких оттекает недостаточно насыщенная кислородом кровь, что сопровождается снижением РаО2. Действительно, деструкция дыхательных путей ведет к возникновению гиповентилируемых или вообще невентилируемых зон, вследствие чего кровь, протекающая через них, недостаточно оксигенинируется. В результате снижается РаО2 и развивается артериальная гипоксемия.

Дальнейшее прогрессирование структурных и функциональных изменений в легких приводит к снижению эффективности легочной вентиляции (например, в результате нарушения функции дыхательных мышц), что сопровождается нарастанием вентиляционной, формы дыхательной недостаточности с развитием гиперкапнии (увеличение РаСО2 больше 45 мм. рт. ст.).

Смешанная форма дыхательной недостаточности особенно выражена в период обострения заболевания, когда, с одной стороны, резко нарушается бронхиальная проходимость, а с другой - возрастает слабость (утомление) дыхательных мышц (диафрагмы), возникающая на фоне резкого увеличения нагрузки на них.

Напомним, что степень тяжести дыхательной недостаточности принято оценивать по напряжению кислорода (РаО2) и углекислоты (РаСО2) в артериальной крови.

Оценка выраженности дыхательной недостаточности (напряжение газов в артериальной крови выражено в мм рт. ст.)

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]