CC BY
197
УДК 616.24 - 007.63 - 002.191 - 02 - 092
ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ БУЛЛЕЗНОЙ ЭМФИЗЕМЫ ЛЕГКИХ*
Высоцкий А.Г., Моногарова Н.Е., Пацкань И.И., Ярошенко О.В., Гринцов Г.А.
Донецкий государственный медицинский университет им. М. Горького Донецкое областное клиническое территориальное медицинское объединение
В работе представлена эволюция взглядов и современная концепция возникновения и развития буллезной эмфиземы. Ведущую роль в этиологии болезни отводят дефициту ингибитора ней-трофилъной эластазы а1 антитрипсина. Патологоанатомическими причинами двух основных механизмов развития буллезной эмфиземы являются деструкция паренхимы и обструкция дыхательных путей. Потеря легкими эластичности сопровождается необратимым затруднением вентиляции вследствие динамической компрессии воздухом проводящих путей при выдохе.
Ключевые слова: буллезная эмфизема, а1 антитрипсин, булла, блеб.
Развитие знаний о буллезной эмфиземе (БЭЛ) охватывает более трех столетий. В 1687 г. СБаг^оПпив [4] впервые описал воздушные пузыри в легких. Через 100 с лишним лет в 1819 г. КЬаеппео [29] употребил термин «буллезная эмфизема», оценивая найденные им воздушные кисты как местное проявление эмфиземы легких. Уже в 1826 г. Д.ОеуНИегв [20] изучил патологическую анатомию буллезных изменений.
Терминологическая путаница относительно БЭЛ не решена до последнего времени. В литературе для обозначения этой нозологии встречается более 20 терминов: булла, блеб, киста, интерстициальная эмфизема, парасептальная эмфизема, иррегулярная или околорубцовая эмфизема, локализованная эмфизема, буллез-ное легкое, альвеолярные кисты, синдром исчезающего легкого, эмфизематозные буллы, ложные кисты, склероатрофическая эмфизема, прогрессирующая легочная дистрофия и т.д. Причиной служит различие взглядов на сущность болезни. Так, некоторые авторы применяют термин «буллезная болезнь» [11, 19], так как при буллах в ряде случаев отсутствует диффузная эмфизема легких, а другие [3, 10, 18], считая, что булла сама по себе уже представляет собой локализованную эмфизему, предпочитают термин «буллезная эмфизема». По мнению Н.В.Путова, Ю.Н.Левашова [7, 8] буллезную болезнь следует рассматривать среди эмфизем легких, и она характеризуется наличием полостей больше 1 см, которые и называются буллами. Следовательно, болезнь представляется как буллезная форма эмфиземы легких. В.И. Стручков, В.А. Смоляр выделяют данную патологию как самостоятельную нозологическую форму и называют ее буллезной болезнью [9, 11]. По нашему мнению этиопатогенетически и клинически возникновение булл необходимо относить к эмфиземе, и наиболее корректным термином заболевания считаем «буллезная эмфизема легких».
Следует отметить, что часто встречающийся в зарубежной литературе термин «блебы» это те же буллы субплевральной локализации размером до 1 см, а кисты - врожденные (или приоб-
ретенные) воздушные полости в легких [22]. Принципиальным отличием буллы от истинной кисты, является наличие выстилки стенки у последней многослойным эпителием.
Наиболее точное определение булл и блебов, которого мы в дальнейшем будем придерживаться, дано на CIBA-симпозиуме (1958). По терминологии CIBA-симпозиума буллами называют воздушные пространства диаметром более 1 см, стенки которых образованы структурными элементами легкого, а скопления воздуха в интерстиции легкого и под плеврой (менене 1 см) получили название пузырей - blebs (англ.).
На современном этапе существует ряд теорий, пытающихся объяснить природу возникновения буллезной эмфиземы: генетическая, ферментативная, обструктивная, механическая, инфекционная, сосудистая. Развитие буллезной эмфиземы приписывают разным факторам: курению, загрязнению воздуха, легочным инфекциям, полу и разнообразным этническим факторам. Самым распространенным является курение, вызывающее тяжелые формы БЭЛ. Но, эмфизематозные изменения могут возникнуть и у некурящих больных. Однако тяжесть болезни, развившейся у некурящих, за редким исключением, незначительна. При вскрытиях доказана крайне высокая корреляция между курением и возникновением буллезных изменений в легких [15].
Некоторые исследователи попытались изучить связь БЭЛ с профессией, но корреляции между родом занятий и степенью эмфизематозных изменений не было найдено [6]. При одинаковых показателях мужчины болеют все же чаще, чем женщины. Незначительное число работ, посвященных исследованию роли этнических факторов в развитии БЭЛ, показало, что таких факторов, по всей видимости, не существует [15].
Длительные наблюдения за родными братьями и сестрами, у которых имелись буллезные образования в легких при нормальном содержании а^антитрипсина в сыворотке крови, выдвигают концепцию о генетической, семейной предрасположенности к развитию буллезной эмфи-
* Работа является фрагментом НИРА "Хирургическое лечение буллезной эмфиземы легких и ее осложнений УН 03. 04. 05 № госрегистрации 0102У006771"
Актуальт проблеми сучасно!" медицини
земы [24]. Описаны семьи, несколько поколений, которых страдало буллезной эмфиземой легких [12]. Исследования показали, что существуют семьи, среди членов которых наличие одного порочного PiZ-гена, к примеру, MZ-фенотипа, приводит к повышению риска развития буллезной эмфиземы.
Ученые, придерживающиеся механической теории возникновения булл, опираются на тот факт, что I и II ребра, ввиду их горизонтального расположения и острого края у определенной части населения, травмируют верхушки легких и тем самым вызывают рубцовые изменения, возле которых формируются воздушные пузыри [32]. К этой теории относится и мнение, что быстрое увеличение в вертикальном размере грудной полости относительно увеличения в горизонтальном измерении в подростковом возрасте, может быть причиной повышения давления в апикальных областях легких и приводить к развитию апикальной БЭЛ [23].
До настоящего времени в литературе продолжается дискуссия о роли сосудистого компонента в развитии БЭЛ. В 1952 г. G.Greanshaw впервые утверждал, что возникновение легочной эмфиземы связано с бронхоспазмами и ишемией «плаща» легкого [25]. В 1959 г. P.Thomas, оперируя больных с БЭЛ, осложненной пневмотораксом, находя сосудистую ишемию и дегенерацию в области поражения, полагал, что буллы являются вторичными по отношению к сосудистой легочной ишемии.
Одной из частых причин БЭЛ является, по-видимому, воспаление неспецифического характера. Преимущественная локализация инфекции в верхних отделах легких, особенности воспаления отличающегося длительностью, местным токсическим действием на ткани, лимфо-стазом и последующим рубцеванием, создают все условия для ослабления альвеолярных стенок, нарушения их питания в наиболее периферических отделах. Это касается верхушек легкого, где перфузия в силу анатомических особенностей и так хуже, чем в других участках органа. Неспецифическое воспаление приводит к развитию ограниченной апикальной формы буллезной эмфиземы.
В последние три десятилетия накопилось много данных, подтверждающих гипотезу о эласта-зозависимом генезе БЭЛ. Надо отметить, что все доказательства этой теории непрямые. Исключением является эмфизема, развившаяся вследствие гомозиготного дефицита ингибитора эластазы а1-антитрипсина. Установлено, что аг антитрипсин необратимо ингибирует протеоли-тическую активность трипсина. Несмотря на сравнительную редкость дефицита аг антитрипсина, высокая частота БЭЛ объясняется именно этим фактором, особенно у курильщиков. Доказательства обусловленности БЭЛ дисбалансом в соотношении специфических ферментов, приводящим к деструкции волокон
соединительной ткани, а именно белка эластина, получают в основном в экспериментальных исследованиях [21]. Также выявлено, что бактериальные коллагеназы и трипсин, которые бессильны вызвать деструкцию эластина, приводят только к легочным кровотечениям и никогда не являются причиной эмфизематозных изменений в легких [6, 17].
Центральное место альтерации экстрацеллю-лярного матрикса легкого принадлежит миграции нейтрофилов в альвеолярное пространство, инфильтрация ими стенки бронха и высокой концентрации нейтрофильной эластазы в жидкости бронхоальвеолярного лаважа. L.W.Heck с соавт. (1985) установили, что нейтрофилы 106 клеток содержат около 1-2 мкг эластазы и 2-4 мкг катепсина [26]. Эти данные свидетельствуют о том, что протеолитическая активность бронхиального секрета при воспалении значительно увеличивается и для ее регуляции требуется возрастающая активность ингибиторов протеаз.
Патология человека, ассоциированная с геном PI (Proteinase inhibitor) , приходится на дефицитный и нулевой аллели [2]. Основными клиническими проявлениями врожденного дефицита а1-антитрипсина являются эмфизема и юве-нильный цирроз печени. Генетические случаи эмфиземы (иногда ее обозначают как эссенци-альная) приходятся на молодой возраст, и эта форма часто сочетается с циррозом печени. Однако описаны случаи, когда в пожилом возрасте выявляется тип ZZ при умеренных проявлениях эмфиземы.
Уточненные данные по эпидемиологическому исследованию генетической предрасположенности к эмфиземе свидетельствуют, что в группе больных хроническими обструктивными заболеваниями она составляет от 2 до 5%.
Таким образом, считается, что основным патогенетическим механизмом, лежащим в основе возникновения эмфиземы, является низкая ин-гибирующая активность ферментов в отношении нейтрофильной эластазы, что приводит к протеолитической деструкции респираторной ткани, в первую очередь эластических волокон [1, 30].
В работах, посвященных изучению эластическому каркасу легкого у больных с БЭЛ, авторы выявили фрагментацию эластических волокон, а в некоторых случаях полное отсутствие эластических волокон. При биохимическом исследовании находят явления эластолиза [16]. При электронной микроскопии стенок булл выявляются перестроенные утолщенные эластические волокна, связанные с коллагеновыми волокнами. Они, по мнению ряда авторов, образуются благодаря нарушению взаимосвязи между эла-стазой и ат-антитрипсином [30]. Также выявляется прерывистый вид висцеральной плевры над буллами (по типу «ячейки»), а стенка буллы состоит только из прерывистых коллагеновых волокон с признаками дегенеративных измене-
Том 7, Выпуск 1-2
25
ний [5].
В патогенезе БЭЛ важнейшая роль принадлежит нарушениям бронхиальной проходимости и кровоснабжения легочной ткани. Эти нарушения обычно возникают вследствие бронхита и брон-хиолита и приводят к чрезмерному растяжению, атрофии и деструкции легочной ткани. При нарушении бронхиальной проходимости, прежде всего, затрудняется выдох, а это влечет за собой повышение внутриальвеолярного давления. Альвеолярные стенки, ослабленные в результате воспаления, не могут противостоять давлению воздуха и растягиваются - увеличиваются тотальная и остаточная емкости, уменьшается эластическое натяжение альвеол, что обусловливает преждевременное закрытие бронхиол. Последние в конце выдоха сдавлены растянутыми альвеолами, ставшими ловушкой для воздуха. Сопротивление дыханию постепенно увеличивается. Соответственно увеличиваются работа дыхания и дискоординация дыхательных движений [27].
Механизм образования и роста булл во многом еще не ясен. По мнению ряда авторов, воздух поступает в «ослабленные» участки легких, создавая повышенное давление в них, благодаря клапанному механизму дыхательных путей. Однако Morgan M.D. и соавт. (1989), проводя прямые измерения р02 и рС02 в буллах и артериальной крови непосредственно перед операцией удаления булл, никаких клапанных механизмов между буллами и дыхательными путями не выявили [31].
В литературе остается спорным вопрос о происхождении локализованных и генерализованных форм БЭЛ, являются ли они звеньями одного патологического процесса, либо имеют различный патогенез. S.Gabrielli (1978) полагает, что буллы, располагающиеся обычно в области верхушек легких, четко отграничены от паренхимы, а в самой паренхиме не находят каких-либо гранулем или других воспалительных изменений. Буллы располагаются между плеврой и паренхимой, то есть там, где в норме размещена сеть лимфатических сосудов. Однако по данным большинства работ, в стенке булл и прилегающей легочной паренхиме обнаруживаются явления эластофиброза, лимфоидной инфильтрации, эмфиземы и развития неспецифических грануляций, характерных для хронического неспецифического воспаления, которому придают определенное значение в этиологии буллезной эмфиземы [13].
Развитие и прогрессирование БЭЛ, по мнению ряда авторов, формально протекает в две стадии: I стадия - бронхостенотический процесс ведет посредством клапанного механизма к образованию одиночных или множественных эмфизематозных пузырей с сохранением в значительной мере межальвеолярных перегородок («закрытая система»); II стадия - «открытая полостная система» - прогрессирующее постсте-
нотическое растяжение воздушных пузырей за счет коллатеральной вентиляции, осуществляемой через соседние ацинусы посредством расширения межальвеолярных пор [28].
В основе прогрессирования эмфизематозного процесса в легких, по мнению многих авторов, определенную роль играет коллатеральное дыхание. Нарушение кровоснабжения периферических отделов легочной паренхимы и висцеральной плевры, возникающее на фоне различных воспалительных процессов, приводит к развитию дистрофических и склеротических процессов в ткани легкого, которые усугубляют нарушение проходимости терминальных бронхиол и способствуют прогрессированию коллатерального дыхания через межсегментарные бронхоальвеолярные комплексы. Коллатеральное дыхание осуществляется по бронхоальвео-лярным комплексам, располагающимся в зонах межсегментарных границ, в тех отделах легких, где альвеолярная ткань не имеет четкого подразделения на легочные ацинусы. В таких отделах альвеолярные тяжи, изогнутые длинные лабиринтные дольки переходят из одного сегмента в другой. Именно эти губчатые структуры обеспечивают коллатеральную аэрацию. Коллатеральные структуры имеются постоянно в менее подвижных участках легких, что является приспособлением малоподвижных дорсальных сегментов к большей вентиляции и сравнительно высокой функциональной нагрузке [14]. Передние, боковые и нижние сегменты легкого находятся в более благоприятном положении в отношении аэрации, а верхушечные, внутренние и задние - в менее благоприятном. Поэтому аэрация первых активная, полноценная, а вторых - слабая. Этим объясняется тот факт, что воспалительные и рубцово-скперотические процессы наиболее часто локализуются в верхушечных и задних сегментах легкого [14]. Наиболее часто буллы локализуются в верхушечном сегменте верхней доли (95% наблюдений), верхушечном сегменте нижней доли (20% случаев), а в средней доле и язычковых сегментах - в 6% [12].
Важными факторами в возникновении БЭЛ являются вирусные инфекции дыхательных путей. Роль вирусов в возникновении БЭЛ объясняется тропизмом слизистой бронхов и бронхиол к этим возбудителям, что ведет к развитию обструктивного бронхиолита с растяжением участков легкого и образованием локальных буллезных изменений. У большинства больных с БЭЛ были обнаружены антитела к аденовирусам группы «В». У некоторых пациентов установлена прямая связь перенесенного гриппа с возникновением спонтанного пневмоторакса или его рецидивов в периоды гриппозных эпидемий и в ряде случаев обнаружены антитела именно к вирусу - возбудителю данной эпидемии.
Таким образом, хотя курению, загрязнению
Актуальн проблеми cy4acHo"ï медицини
воздуха и дефициту ингибитора эластазы приписывают основную роль в развитии буллезной эмфиземы легких, факторы, влияющие на вариабельность индивидуальной восприимчивости, до настоящего времени полностью не изучены. Патологоанатомическими причинами двух основных механизмов развития буллезной эмфиземы являются деструкция паренхимы и обструкция дыхательных путей. Потеря легкими эластичности сопровождается необратимым затруднением вентиляции вследствие динамической компрессии воздухом проводящих путей при выдохе.
Литература
Сорокина Л.Б., Высоцкий А.Г., Гринцов
10.
11
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Василенко И.В
Г.А. Новые аспекты патогенеза буллезной эмфиземы легких // Xipyprifl УкраУни. - 2002. - N 3.- С.50-52. Вишневский A.A., Волков Г.М., Николадзе Г.Д. О патогенезе буллезной эмфиземы легких // Врачебное дело. -1988. - N 7. - С.10-13.
Высоцкий А.Г., Гюльмамедов С.И., Сидоренко Ю.А. и др. Показания и противопоказания к оперативному лечению при генерализованной буллезной эмфиземе легких // Проблеми сучасноТ торакально!' xipyprii: Зб1рник труд1в та тез доповщей науково-практичноТ конференцп (26-27 кв1тня 2005 р. CiMei'3-Кривий Pir). - Кривий Pir. - 2005. -С.11-15
Гринцов А.Г., Высоцкий А.Г., Гринцов Г.А. К вопросу о классификации буллезной эмфиземы легких и показаниях к ее оперативному лечению // Xipyprifl Украши. - 2002. - N 3. - С.36-57.
Загорулько А.К., Аскари Т.А. Атлас ультраструктурной морфологи респираторного отдела легких. - Смферо-поль: ИАО КГМУ, 2003. - 104 с.
Николадзе Г.Д. Буллезная эмфизема легких. Хирургические аспекты. - М.: ВНИИМИ, 1987. - 72 с. Путов Н.В., Левашов Ю.Н., Варламов В.В. и др. Хирургическое лечение эмфиземы легких // Грудная хирургия -1985. - N 1. - С.42-44.
Путов Н.В., Походзей И.В., Колодкина Л.А. О роли некоторых механизмов в патогенезе эмфиземы и ряде других заболеваний легких // Терапевт. арх. - 1985. - Т. LVII. -N 3. - С.144-148.
Смоляр В.А., Стручков Ю.В. Некоторые общие вопросы буллезной болезни легких // Грудная хирургия - 1982. -N 5. - С .40-43.
Стручков В.И., Воль-Эпштейн Г.Л., Смоляр В.А. К вопросу о диагностике буллезной болезни и ее осложнений // Грудная хирургия. - 1972. - N 2. - С.31-37. Стручков В.И., Воль-Эпштейн Г.Л., Смоляр В.А. Некоторые особенности диагностики буллезной болезни легких // Грудная хирургия. - 1973. - N 1. - С.22-28. Харькин A.A. Оперативное лечение неспецифического спонтанного пневмоторакса и его отдаленные результаты: Дис. канд. мед. наук: 14.00.27. - М., 1999. - 144 с. Чухриенко Д.П., Даниленко М.В., Бондаренко В.А. и др. Спонтанный пневмоторакс. - М., 1973. - 140 с.
Реферат
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
Эйнгорн А.Г. О структуре паренхимы легкого II Архив патологии. - 1956. - N 2. - С. 18-23.
Anto J.M., Vermeire P., Vestbo J., Sunyer J. Epidemiology of chronic obstructive disease II Eur. Respir. J. - 2001. -Vol. 17. - P.773-790
Blaive B., Duplay H., Ayroud N. et al. Pneumotorax spontane de ladulte jeune. Etude du tissu elastique cutane. Ap-ropas de 45 observations II Rev. Frans. Mol. Resp. - 1976.
- Vol.4. - N 7. - P.639-642.
Chan A.L., Kwack S., Jones K.D. et al. Lymphangioleio-myomatosis and SZ1-Antitrypsin Disease II Chest. - 2003.
- N 124. - P.763-765.
Cosio M.G., Piqueras M.G. Pathology of emphysema in chronic obstructive pulmonary disease II Monaldi Arch. Chest. Dis. - 2000. - Vol. 55. - N 2. - P.124-129. Dartevelle P., Macchiarini P., Chapelier A. Operative technique of bullectomy II Chest Surg. Clin North Am. - 1995. -N 5. - P.735-749.
Devilliers A. Du pneumothorax de'ternino par la ruptures dans la pleure d'une versicule acrine emphysematencse. -Paris. - 1826.
Erikson S. Emphysema - the result of the proteolitic digestion of pulmonary tissue II Lakartidningen. - 1973. - Vol. 81.
- N 40. - P.3612-3615.
Fletcher C.M. Definition of emphysema, chronic bronchitis, asthma and airflow obstruction 25 years on from the CIBA symposium II Thorax. - 1984. - Vol. 39. - N 2. - P.81-85. Fujiano S., Kato H., Yomashita N. et al. Physical development of patients with spontaneous pneumotorax II Nippon. Kyobi. Shikkon.Vakkai. Zasshi. - 1991. - Vol. 29. - N 2. -P.220-224.
Gibson G.S. Familial pneumothorax and bullae II Thorax. -1977. - Vol. 32. - N 1. - P.88-94.
Greanshaw G.L., Rowles D.F. Surgical management of pulmonary emphysema II Thorac. Surg. - 1952. - Vol. 24. - P. 398-410.
Heck L.W., Darby W.L., Hunter F.A. et al. Isolation, characterization amino-terminal amino acid sequence analysis of human neutrophil elastase from normal donors II Anal. Bio-chem. - 1985. - Vol. 149. - P.153-162. Kim V., Criner G. J., Abdallah H.Y. et al. Small airway morphometry and improvement in pulmonary function after lung volume reduction surgery II American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. - 2005. - Vol. 171. - P.40-47. Kuntz N.D., Rausch V. Bulloses hungenemphysem pathophysiologie, klinic vrlauf II Much. Med. Wschr. - 1978. -Vol. 120. - N 39. - P.1259 - 1262.
des epanchenents - Paris. - 1812. -
Laennec R.T. On pneumothoraxai aerrformes dans la canite pleurale. P.432-436.
Maraguchi S., Fukuda Y. Histogenesis of abnormal elastic fibers in blebs and bullae of patients with spontaneous pneumothorax. Ultrastructurae and immunohistochemical studies //Acta Pathol. Jpn. - 1993. - Vol. 43. - N 12. -P.709- 722.
Morgan M.D., Eduwands C.W., Morris S. et al. Origin and behaviour of emphysematous bullae // Torax. - 1989. - Vol. 44. - N 7. - P.533-538.
Nelton L.S., Hepper N.G., Ofoford K.P. Influence of height on the risk of spontaneous pneumothorax // Mayo Clin. Proc. - 1981. - Vol. 56. - N 11/12. - P.678-682.
ЭТИОЛОГ1Я ТА ПАТОГЕНЕЗ БУЛЬОЗНОТ ЕМФ13ЕМИ ЛЕГЕНЬ Висоцький А.Г., Моногарова Н.С.,Пацкань 1.1., Ярошенко О.В., Гршцов Г.О. Ключов1 слова: бульозна емф1зема, а1 антитрипсин, булла, блеб.
В робот1 представлена еволюц1я погляд1в та сучасна концепц1я виникнення та розвитку бульозноТ емф1земи легешв. Провщну роль в етиологп захворювання вщводять дефщиту ¡нпб1тора нейтрофтьноТ еластази - а1 антитрипсину. Патологоанатом1чними причинами двох основшх механ1зм1в розвитку булльозноТ емф1земи е деструкц1я паренхими та обструкц1я дихальних шлях1в. Втрата легенями еластичносл супроводжуеться незворотшм перешкодженням вентиляцп внаслщок динам1чноТ компресп пов1т-рям провщних шлях1в при видиханн1.
Том 7, Bunycê 1-2
27
