Патофизиология астмы - Pathophysiology of asthma

Патофизиология астмы,
На рисунке А показано расположение легких и дыхательных путей в организме. На рисунке B показано поперечное сечение нормального дыхательного пути. На рисунке C показано поперечное сечение дыхательных путей во время симптомов астмы.
Специальность	Пульмонология

Астма - распространенное легочное заболевание, которое определяется хроническим воспалением дыхательных трубок, стягиванием дыхательных гладких мышц и эпизодами сужения бронхов. По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний, 1 из 11 детей и 1 из 12 взрослых страдает астмой в Соединенных Штатах Америки. По данным Всемирной организации здравоохранения, астма поражает 235 миллионов человек во всем мире. Есть две основные категории астмы: аллергическая и неаллергическая. В центре внимания этой статьи будет аллергическая астма. В обоих случаях выражен бронхоспазм.

Бронхоспазм

Воспаление дыхательных путей и сужение бронхов при астме приводит к сужению дыхательных путей и, как следствие, к хрипу .

Закупорка просвета бронхиолы слизистым экссудатом, метаплазия бокаловидных клеток, утолщение базальной эпителиальной мембраны и тяжелое воспаление бронхиолы.

Во время приступа астмы воспаленные дыхательные пути реагируют на триггеры окружающей среды, такие как дым, пыль или пыльца. Дыхательные пути сужаются и выделяют избыток слизи , затрудняя дыхание. В сущности, астма является результатом иммунного ответа в бронхиальных дыхательных путях.

Дыхательные пути больных астмой « сверхчувствительны » к определенным триггерам, также известным как раздражители (см. Ниже). (Это обычно классифицируется как гиперчувствительность типа I. ) В ответ на воздействие этих триггеров бронхи (большие дыхательные пути) сокращаются до спазма («приступ астмы»). Вскоре следует воспаление , ведущее к дальнейшему сужению дыхательных путей и чрезмерному выделению слизи , что приводит к кашлю и другим затруднениям дыхания. Бронхоспазм может разрешиться спонтанно через 1-2 часа или примерно у 50% пациентов, он может стать частью «позднего» ответа, когда это начальное поражение сопровождается через 3-12 часов дальнейшим бронхоспазмом и воспалением.

Нормальный калибр бронхов поддерживается сбалансированным функционированием вегетативной нервной системы, которая действует рефлекторно. Парасимпатической рефлекс цикл состоит из афферентных нервных окончаний , которые возникают под внутренней оболочкой бронха. Всякий раз, когда эти афферентные нервные окончания стимулируются (например, пылью, холодным воздухом или парами), импульсы направляются к блуждающему центру ствола головного мозга, а затем по эфферентному пути блуждающего нерва снова достигают малых дыхательных путей бронхов. Ацетилхолин выделяется из эфферентных нервных окончаний. Этот ацетилхолин приводит к чрезмерному образованию инозитол-1,4,5-трифосфата (IP3) в гладкомышечных клетках бронхов, что приводит к укорочению мышц и вызывает сужение бронхов.

Бронхиальное воспаление

Механизмы, лежащие в основе аллергической астмы, т. Е. Астмы, возникающей в результате иммунного ответа на вдыхаемые аллергены, являются наиболее изученными из причинных факторов. Как у людей, страдающих астмой, так и у людей, не страдающих этим заболеванием, вдыхаемые аллергены, которые попадают во внутренние дыхательные пути, попадают в организм типа клеток, известных как антигенпрезентирующие клетки или APC. Затем APC «представляют» части аллергена другим клеткам иммунной системы . У большинства людей эти другие иммунные клетки (клетки T _H 0 ) «проверяют» и обычно игнорируют молекулы аллергена. Однако у пациентов с астмой эти клетки трансформируются в клетки другого типа (T _H 2) по причинам, которые не совсем понятны. Возможной причиной может быть высвобождение интерлейкина-4 тучными клетками, которые вызывают дифференцировку наивных хелперных Т-клеток (Th0-клеток) в Th2-клетки.

Образующиеся в результате клетки T _H 2 активируют важную часть иммунной системы, известную как гуморальная иммунная система . Гуморальная иммунная система вырабатывает антитела против вдыхаемого аллергена. Позже, когда пациент вдыхает тот же аллерген, эти антитела «распознают» его и активируют гуморальный ответ . Результат воспаления: вырабатываются химические вещества, которые вызывают утолщение стенки дыхательных путей, клетки, которые образуют рубцы, размножаются и способствуют дальнейшему `` ремоделированию дыхательных путей '', заставляют продуцирующие слизь клетки увеличиваться в размерах и производить больше и более густой слизи, а клеточно-опосредованные рука иммунной системы активируется. Воспаленные дыхательные пути более гиперреактивны и более подвержены бронхоспазму.

« Гипотеза гигиены » постулирует, что дисбаланс в регуляции этих типов T _H- клеток в раннем возрасте приводит к долгосрочному доминированию клеток, участвующих в аллергических реакциях, над теми, которые участвуют в борьбе с инфекцией. Предполагается, что у ребенка, который в раннем возрасте подвергается воздействию микробов, принимает меньше антибиотиков, живет в большой семье и растет в деревне, это стимулирует реакцию T _H 1 и снижает вероятность развития астмы.

Астма связана с прокоагулянтным состоянием бронхоальвеолярного пространства.

Стимулы

• Природные аллергены , обычно вдыхаемые, в том числе отходы от обычных домашних вредителей, клещей домашней пыли и тараканов , а также пыльца травы , споры плесени и эпителиальные клетки домашних животных ;
• Загрязнение воздуха внутри помещений от летучих органических соединений , в том числе духов и парфюмерных продуктов. Примеры включают мыло , мытья посуды , стиральный порошок , смягчитель ткани , бумажные ткани , бумажные полотенца , туалетная бумага, шампунь , лак для волос , гель для волос , косметика , крем для лица , солнцезащитный крем , дезодорант , одеколон, крем для бритья , лосьон после бритья , освежители воздуха и свечи, и такие продукты, как масляные краски.
• Лекарства , включая аспирин , антагонисты β-адренорецепторов (бета-блокаторы), ибупрофен и пенициллин .
• Пищевая аллергия, например, на молоко , арахис и яйца . Однако астма редко бывает единственным симптомом, и не все люди с пищевой или другой аллергией страдают астмой.
• Чувствительность к сульфитам Астма может возникать в результате приема внутрь или вдыхания сульфитов, которые добавляют в пищу и вино в качестве консервантов.
• Чувствительность к салицилатам Салицилаты могут вызывать астму у чувствительных людей. Салицилаты естественным образом содержатся во многих здоровых продуктах питания. Аспирин также является салицилатом.
• Использование ископаемого топлива связано с аллергенным загрязнением воздуха , таким как озон , смог , летний смог , двуокись азота и двуокись серы , что считается одной из основных причин высокой распространенности астмы в городских районах.
• Различные промышленные соединения (например, толуолдиизоцианат ) и другие химические вещества, особенно сульфиты ; хлорированные бассейны генерируют монохлорамин (NH ₂ Cl), dichloramine (NHCl ₂ ) и trichloramine (NCL ₃ ) -in воздух вокруг них, которые , как известно , чтобы вызвать астму.
• Инфекции в раннем детстве , особенно вирусные инфекции верхних дыхательных путей . Дети, страдающие частыми респираторными инфекциями в возрасте до шести лет, подвергаются более высокому риску развития астмы, особенно если у них есть родитель с этим заболеванием. Однако люди любого возраста могут болеть астмой, вызванной простудой и другими респираторными инфекциями, даже если их обычные стимулы могут быть из другой категории (например, пыльца) и отсутствовать во время заражения. Во многих случаях серьезная астма может даже не возникнуть, пока респираторная инфекция не перейдет в стадию ослабления, и человек, по-видимому, не станет лучше. У детей наиболее частыми триггерами являются вирусные заболевания, например, простуда .
• Упражнения или интенсивное использование дыхательной системы - эффекты которых несколько отличаются от эффектов других триггеров, поскольку они кратковременны. Считается, что они возникают в первую очередь в результате воздействия на эпителий дыхательных путей холодного и сухого воздуха.
• Гормональные изменения у девочек- подростков и взрослых женщин, связанные с их менструальным циклом, могут привести к обострению астмы. У некоторых женщин также наблюдается обострение астмы во время беременности, тогда как у других не наблюдается значительных изменений, а у других женщин астма улучшается во время беременности.
• Психологический стресс . Появляется все больше свидетельств того, что психологический стресс является спусковым крючком. Он может модулировать иммунную систему, вызывая усиленный воспалительный ответ на аллергены и загрязнители.
• Холодная погода может затруднить дыхание пациентам. Вопрос о том, помогает ли большая высота астме или ухудшает ее, остается спорным и может варьироваться от человека к человеку.
• Было показано, что ожирение и системное воспаление ожирения ухудшают функцию легких и увеличивают риск развития обострений астмы.

Патогенез

Основная проблема астмы, по-видимому, носит иммунологический характер : у маленьких детей на ранних стадиях астмы появляются признаки чрезмерного воспаления в дыхательных путях. Эпидемиологические данные дают ключ к разгадке патогенеза : заболеваемость астмой, похоже, растет во всем мире, и теперь астма гораздо более распространена в богатых странах.

В 1968 г. Андор Сентиваньи первым описал бета-адренергическую теорию астмы ; при котором блокировка рецепторов бета-2 гладкомышечных клеток легких вызывает астму. Бета-адренергическая теория Сентиваньи является классикой цитирования с использованием индекса научного цитирования и цитируется больше раз, чем любая другая статья в истории Journal of Allergy and Clinical Immunology .

В 1995 году Szentivanyi и его коллеги продемонстрировали, что IgE блокирует рецепторы бета-2. Поскольку избыточное производство IgE является центральным фактором всех атопических заболеваний, это стало переломным моментом в мире аллергии.

Астма и апноэ во сне

Все чаще признается, что пациенты, страдающие как обструктивным апноэ во сне, так и астмой, часто значительно улучшаются после диагностики и лечения апноэ во сне. CPAP не эффективен только у пациентов с ночной астмой.

Астма и гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь

Если присутствует гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (ГЭРБ), у пациента могут быть повторяющиеся эпизоды аспирации кислоты. ГЭРБ может быть обычным явлением при трудно поддающейся контролю астме, но, согласно одному исследованию, ее лечение не влияет на астму. Когда есть клиническое подозрение на ГЭРБ как на причину астмы, требуется мониторинг pH пищевода, чтобы подтвердить диагноз и установить связь между ГЭРБ и астмой.

Астма и воздействие загрязненного воздуха во время беременности

От астмы страдают от четырех до восьми беременных женщин из ста. Это связано с тем, что во время беременности происходит иммунологический сдвиг из-за гормональных колебаний. В некоторых случаях наблюдается повышение уровня эстрогена, что, в свою очередь, снижает активность естественных клеток-киллеров, выработку воспалительных цитокинов клетками Th1 и выработку противовоспалительных цитокинов. Как мы видели, они играют важную роль в патофизиологии астмы.

Исследователи обнаружили связь между преждевременными родами и воздействием загрязненного воздуха у беременных, страдающих астмой. Результаты показали, что женщины, страдающие астмой, имеют более высокий риск преждевременных родов. Исследователи предположили, что приступы астмы у беременных женщин были связаны с постоянным воздействием двуокиси азота и окиси углерода - типов загрязнителей воздуха.

Исследователи также изучали, когда женщины наиболее подвержены развитию астмы. Данные показали, что женщины подвергались более высокому риску развития астмы при воздействии загрязнителей до зачатия и во время беременности. В частности, «увеличение воздействия оксида азота на 30 частей на миллиард (частей на миллиард) за три месяца до беременности увеличило риск преждевременных родов почти на 30 процентов для женщин, страдающих астмой, по сравнению с 8 процентами для женщин без астмы».

В других исследованиях ученые обнаружили связь между астмой у детей и пренатальным воздействием загрязненного воздуха. Результаты исследования, в котором участвовало 65 000 канадских детей, показали, что у детей матерей, живших рядом с автомагистралями во время беременности, риск развития астмы в возрасте до пяти лет повышен на 25% по сравнению с детьми матерей, которые не жили вблизи автомагистралей. Автомагистрали являются основным источником загрязнения воздуха, связанного с дорожным движением, так как в непосредственной близости от автомагистралей происходит накопление таких загрязнителей воздуха, как двуокись азота и окись углерода (выбрасываемые транспортными средствами).

В другом исследовании ученые собрали данные о 6000 детей, посещающих государственные школы Калифорнии. Результаты показали, что высокая подверженность пренатальному загрязнению воздуха сильно коррелировала с повышенной восприимчивостью к астме в детстве.

использованная литература