Patofizjologia astmy - Pathophysiology of asthma
Patofizjologia astmy, | |
---|---|
Rysunek A przedstawia lokalizację płuc i dróg oddechowych w ciele. Rysunek B przedstawia przekrój normalnych dróg oddechowych. Rycina C przedstawia przekrój dróg oddechowych podczas objawów astmy. | |
Specjalność | Pulmonologia |
Astma jest częstym schorzeniem płuc, definiowanym przez przewlekłe zapalenie dróg oddechowych, napięcie mięśni gładkich układu oddechowego i epizody skurczu oskrzeli. Centers for Disease Control and Prevention szacuje, że w Stanach Zjednoczonych 1 na 11 dzieci i 1 na 12 dorosłych ma astmę. Według Światowej Organizacji Zdrowia astma dotyka 235 milionów ludzi na całym świecie. Istnieją dwie główne kategorie astmy: alergiczna i niealergiczna. Tematem tego artykułu będzie astma alergiczna. W obu przypadkach widoczny jest skurcz oskrzeli.
Zwężenie oskrzeli
Podczas epizodu astmy stan zapalny dróg oddechowych reaguje na czynniki środowiskowe, takie jak dym, kurz lub pyłki. Drogi oddechowe zwężają się i wytwarzają nadmiar śluzu , utrudniając oddychanie. W istocie astma jest wynikiem odpowiedzi immunologicznej w oskrzelowych drogach oddechowych.
Drogi oddechowe pacjentów z astmą są „ nadwrażliwe ” na pewne wyzwalacze, znane również jako bodźce (patrz poniżej). (Zwykle jest klasyfikowana jako nadwrażliwość typu I. ) W odpowiedzi na ekspozycję na te czynniki oskrzela (duże drogi oddechowe) kurczą się w skurcz („atak astmy”). Wkrótce następuje stan zapalny , prowadzący do dalszego zwężenia dróg oddechowych i nadmiernej produkcji śluzu , co prowadzi do kaszlu i innych trudności w oddychaniu. Skurcz oskrzeli może ustąpić samoistnie w ciągu 1–2 godzin lub u około 50% pacjentów może stać się częścią „późnej” odpowiedzi, w której po 3–12 godzinach po początkowym urazie dochodzi do dalszego skurczu oskrzeli i stanu zapalnego.
Normalny kaliber oskrzeli jest utrzymywany dzięki zrównoważonemu funkcjonowaniu autonomicznego układu nerwowego, który działa odruchowo. Przywspółczulnego odruch pętla składa się z zakończeń nerwów doprowadzających, które pochodzą pod wewnętrzną z oskrzeli. Ilekroć te doprowadzające zakończenia nerwowe są stymulowane (na przykład przez kurz, zimne powietrze lub opary), impulsy przemieszczają się do ośrodka nerwu błędnego w pniu mózgu, a następnie drogą odprowadzającą nerwu błędnego, aby ponownie dotrzeć do małych dróg oddechowych oskrzeli. Acetylocholina jest uwalniana z odprowadzających zakończeń nerwowych. Ta acetylocholina powoduje nadmierne tworzenie 1,4,5-trifosforanu inozytolu (IP3) w komórkach mięśni gładkich oskrzeli, co prowadzi do skrócenia mięśni, a to inicjuje skurcz oskrzeli.
Zapalenie oskrzeli
Mechanizmy stojące za astmą alergiczną – tj. astmą wynikającą z odpowiedzi immunologicznej na alergeny wziewne – są najlepiej poznanymi czynnikami przyczynowymi. Zarówno u osób z astmą, jak i osób wolnych od choroby, alergeny wziewne, które trafiają do wewnętrznych dróg oddechowych, są wchłaniane przez rodzaj komórek znany jako komórki prezentujące antygen lub APC. APC następnie „prezentują” fragmenty alergenu innym komórkom układu odpornościowego . U większości ludzi te inne komórki odpornościowe (komórki T H 0 ) „sprawdzają” i zwykle ignorują cząsteczki alergenu. Jednak u pacjentów z astmą komórki te przekształcają się w inny typ komórek (T H 2) z przyczyn, które nie są dobrze poznane. Możliwym powodem może być uwalnianie interleukiny-4 przez komórki tuczne, które indukują różnicowanie naiwnych limfocytów T pomocniczych (komórki Th0) do limfocytów Th2.
Powstałe komórki T H2 aktywują ważne ramię układu odpornościowego, znane jako humoralny układ odpornościowy . Humoralny układ odpornościowy wytwarza przeciwciała przeciwko alergenowi wziewnemu. Później, gdy pacjent wdycha ten sam alergen, przeciwciała te „rozpoznają” go i aktywują odpowiedź humoralną . Wyniki zapalenia: wytwarzane są substancje chemiczne, które powodują pogrubienie ściany dróg oddechowych, komórki wytwarzające blizny proliferują i przyczyniają się do dalszej „przebudowy dróg oddechowych”, powodują wzrost komórek wytwarzających śluz i wytwarzanie większej ilości i gęstszego śluzu, ramię układu odpornościowego jest aktywowane. Zapalone drogi oddechowe są bardziej nadreaktywne i będą bardziej podatne na skurcz oskrzeli.
W „ hipoteza higieny ” zakłada, że brak równowagi w regulowaniu tych T H typów komórek w początkowych życia prowadzi do długotrwałego dominacji komórek biorących udział w reakcjach alergicznych ponad zaangażowanych w zwalczaniu infekcji. Sugeruje się, że u dziecka narażonego na kontakt z drobnoustrojami we wczesnym okresie życia przyjmowanie mniejszej liczby antybiotyków, życie w dużej rodzinie i dorastanie na wsi stymulują odpowiedź T H 1 i zmniejszają ryzyko rozwoju astmy.
Astma jest związana ze stanem prozakrzepowym w przestrzeni oskrzelowo-pęcherzykowej.
Bodźce
- Alergeny z natury, zwykle wdychane, które obejmują odpady pospolitych szkodników domowych, roztocza kurzu domowego i karalucha , a także pyłki traw , zarodniki pleśni i komórki nabłonka zwierząt domowych ;
- Zanieczyszczenie powietrza w pomieszczeniu od lotnych związków organicznych , w tym perfumy i perfumowanych produktów. Przykłady obejmują mydło , mycia naczyń , do prania , środek zmiękczający tkaniny , chusteczki papierowe , ręczniki papierowe , papier toaletowy, szampon , lakieru do włosów , żel do włosów , kosmetyki , krem do twarzy , kremu , dezodorant , Kolonia, krem do golenia , po goleniu płyn , odświeżacz powietrza, i świece oraz produkty takie jak farby olejne.
- Leki , w tym aspiryna , antagoniści receptorów beta-adrenergicznych (beta-blokery), ibuprofen i penicylina .
- Alergie pokarmowe, takie jak mleko , orzeszki ziemne i jajka . Jednak astma rzadko jest jedynym objawem i nie wszystkie osoby cierpiące na alergie pokarmowe lub inne mają astmę
- Wrażliwość na siarczyny Astma może wystąpić w reakcji na spożycie lub wdychanie siarczynów, które są dodawane do żywności i wina jako konserwanty.
- Wrażliwość na salicylany Salicylany mogą wywoływać astmę u osób wrażliwych. Salicylany występują naturalnie w wielu zdrowych produktach spożywczych. Aspiryna jest również salicylanem.
- Stosowanie paliw kopalnych związane alergennego zanieczyszczeń powietrza , takich jak ozon , smogu , latem smogu , dwutlenek azotu i dwutlenek siarki , który uważany jest za jeden z głównych powodów, dla wysokiej częstości występowania astmy w miejskich terenach.
- Różne związki przemysłowe (np. diizocyjanian toluenu ) i inne chemikalia, zwłaszcza siarczyny ; chlorowane baseny wytwarzają w powietrzu monochloraminę (NH 2 Cl), dichloraminę (NHCl 2 ) i trichloraminę (NCl 3 ), które powodują astmę.
- Infekcje wczesnego dzieciństwa , zwłaszcza wirusowe infekcje górnych dróg oddechowych . Dzieci, które cierpią na częste infekcje dróg oddechowych przed szóstym rokiem życia, są bardziej narażone na rozwój astmy, szczególnie jeśli mają rodzica z tą chorobą. Jednak osoby w każdym wieku mogą mieć astmę wywołaną przez przeziębienia i inne infekcje dróg oddechowych, nawet jeśli ich normalne bodźce mogą pochodzić z innej kategorii (np. pyłki) i nie występować w momencie infekcji. W wielu przypadkach znacząca astma może nawet nie wystąpić, dopóki infekcja dróg oddechowych nie osiągnie zanikającego stadium, a stan chorego pozornie się poprawia. U dzieci najczęstszymi wyzwalaczami są choroby wirusowe, takie jak te, które powodują przeziębienie .
- Ćwiczenia lub intensywne korzystanie z układu oddechowego – których skutki różnią się nieco od innych wyzwalaczy, ponieważ są one krótkotrwałe. Uważa się, że są one przede wszystkim odpowiedzią na ekspozycję nabłonka dróg oddechowych na zimne, suche powietrze.
- Zmiany hormonalne u dorastających dziewcząt i dorosłych kobiet związane z ich cyklem menstruacyjnym mogą prowadzić do pogorszenia astmy. Niektóre kobiety doświadczają również pogorszenia astmy w czasie ciąży, podczas gdy inne nie zauważają znaczących zmian, a u innych ich stan astmy ustępuje w czasie ciąży.
- Stres psychologiczny . Istnieje coraz więcej dowodów na to, że stres psychiczny jest wyzwalaczem. Może modulować układ odpornościowy, powodując zwiększoną reakcję zapalną na alergeny i zanieczyszczenia.
- Zimna pogoda może utrudnić pacjentom oddychanie. To, czy duża wysokość pomaga, czy pogarsza astmę, jest dyskusyjne i może się różnić w zależności od osoby.
- Wykazano, że otyłość i ogólnoustrojowe zapalenie otyłości pogarszają czynność płuc i zwiększają ryzyko zaostrzeń astmy.
Patogeneza
Podstawowy problem w astmie wydaje się mieć podłoże immunologiczne : małe dzieci we wczesnych stadiach astmy wykazują oznaki nadmiernego stanu zapalnego w drogach oddechowych. Odkrycia epidemiologiczne dostarczają wskazówek co do patogenezy : zachorowalność na astmę wydaje się wzrastać na całym świecie, a astma jest obecnie znacznie bardziej powszechna w krajach zamożnych.
W 1968 Andor Szentivanyi po raz pierwszy opisał teorię beta-adrenergiczną astmy ; w którym zablokowanie receptorów beta-2 komórek mięśni gładkich płuc powoduje astmę. Teoria beta adrenergiczna Szentivanyi'ego jest klasykiem cytowań przy użyciu Science Citation Index i była cytowana więcej razy niż jakikolwiek inny artykuł w historii Journal of Allergy and Clinical Immunology .
W 1995 Szentivanyi i współpracownicy wykazali, że IgE blokuje receptory beta-2. Ponieważ nadprodukcja IgE ma kluczowe znaczenie dla wszystkich chorób atopowych, był to przełomowy moment w świecie alergii.
Astma i bezdech senny
Coraz częściej zauważa się, że stan pacjentów, u których występuje zarówno obturacyjny bezdech senny, jak i astma, często znacznie poprawia się, gdy bezdech senny jest diagnozowany i leczony. CPAP nie jest skuteczny tylko u pacjentów z astmą nocną.
Astma i choroba refluksowa przełyku
Jeśli występuje choroba refluksowa przełyku (GERD), pacjent może mieć powtarzające się epizody aspiracji kwasu. GERD może być powszechny w trudnej do kontrolowania astmie, ale według jednego z badań leczenie nie wydaje się mieć wpływu na astmę. Gdy istnieje kliniczne podejrzenie GERD jako przyczyny astmy, wymagane jest monitorowanie pH przełyku w celu potwierdzenia diagnozy i ustalenia związku między GERD a astmą.
Astma i narażenie na zanieczyszczenia powietrza w czasie ciąży
Astma dotyka od czterech do ośmiu na sto ciężarnych kobiet. Wynika to z faktu, że w czasie ciąży następuje zmiana immunologiczna spowodowana wahaniami hormonalnymi. W niektórych przypadkach następuje wzrost poziomu estrogenów, co z kolei zmniejsza aktywność komórek NK, produkcję cytokin zapalnych przez komórki Th1 i produkcję cytokin przeciwzapalnych. Jak widzieliśmy, odgrywają one ważną rolę w patofizjologii astmy.
Naukowcy odkryli związek między przedwczesnym porodem a narażeniem na zanieczyszczenie powietrza u ciężarnych kobiet cierpiących na astmę. Wyniki sugerują, że kobiety z astmą mają większe ryzyko przedwczesnego porodu. Naukowcy zasugerowali, że epizody astmy u kobiet w ciąży były związane z ciągłym narażeniem na dwutlenek azotu i tlenek węgla - rodzaje zanieczyszczeń powietrza.
Naukowcy zbadali również, kiedy kobiety były najbardziej podatne na rozwój astmy. Dane wskazują, że kobiety były bardziej narażone na rozwój astmy, gdy były narażone na zanieczyszczenia przed poczęciem i podczas ciąży. W szczególności „wzrost o 30 części na miliard (ppb) w narażeniu na tlenek azotu w ciągu trzech miesięcy poprzedzających ciążę zwiększył ryzyko przedwczesnego porodu o prawie 30% u kobiet z astmą, w porównaniu do 8% u kobiet bez astmy”.
W innych badaniach naukowcy odkryli związek między astmą u dzieci a prenatalną ekspozycją na zanieczyszczenie powietrza. Wyniki badania obejmującego 65 000 kanadyjskich dzieci sugerują, że dzieci matek, które mieszkały w pobliżu autostrad w czasie ciąży, miały o 25% większe ryzyko zachorowania na astmę przed ukończeniem piątego roku życia w porównaniu z dziećmi matek, które nie mieszkały w pobliżu autostrad. Autostrady są głównym źródłem zanieczyszczenia powietrza związanego z ruchem drogowym, ponieważ w pobliżu autostrad dochodzi do akumulacji zanieczyszczeń powietrza, takich jak dwutlenek azotu i tlenek węgla (emitowany z pojazdów).
W innym badaniu naukowcy zebrali dane od 6000 dzieci uczęszczających do szkół publicznych w Kalifornii. Wyniki sugerują, że wysoka ekspozycja na prenatalne zanieczyszczenie powietrza była silnie skorelowana ze zwiększoną podatnością na astmę w dzieciństwie.