Patofyziólogia astmy a chronickej obštrukčnej choroby pľúc

1. Patofyziólogia astmyachronickej obštrukčnej choroby pľúc M. Tatár technická asistencia: A. Javorková

3. OBŠTRUKČNÉ OCHORENIA PĽÚC lokalizované: zúženie laryngu, nádory trachey, bronchov, cudzie telesá generalizované: astma, CHOCHP, bronchiektázie, cystická fibróza OBŠTRUKČNÁ VENTILAČNÁ PORUCHA - spirometria Obmedzenie výdychu

5. End of quiet expiration - 0.5 - 2.5 0.5 Inspiration 0 0 0 0 0

6. Inspiration - 2.5 + 2.0 Forced expiration 0.5 - 2.0 - 1.5 - 1.0 - 0.5 0

7. Forced expiration + 2.0 0.5 + 2.5 + 1.0 0 + 2.0 + 1.5 EPP

8. ASTMA - definícia Chronické zápalové ochorenie dýchacích ciest Mastocyty, eozinofily, T-lymfocyty Opakujúce sa epizódy hvízdania, dýchavice a kašľa hlavne v noci a nad ránom Symptómy sú spojené s obmedzením výdychu, ktoré je čiastočne reverzibilné spontánne alebo po liečbe Veľmi často prítomná bronchiálna hyperreaktivita

9. Volume Normal subject Asthmatic (after bronchodilator) Asthmatic (before bronchodilator) FEV1 1 2 3 4 5 Time (seconds)

10. ASTMA - klasifikácia A. Endogénna astma • nezistená vonkajšia príčina • negatívne kožné testy na bežné vzdušné alergény • negatívna rodinná anamnéza B. Exogénna astma • atopia, genetická predispozícia •  IgE, odpoveď mastocytov a eozinofilov na alergény C. Astma vznikajúca v súvislosti so zamestnaním • sensibilizácia dýchacích ciest na rôzne chemikálie

12. Vznik a vývoj astmy Rizikové faktory Predispozičné: atopia, pohlavie Príčinné: alergény, aspirín, chemikálie Spolupôsobiace: respiračné infekcie, dieta, znečisteniny ovzdušia, fajčenie Faktory spôsobujúce exacerbáciu - spúšťače alergény, respiračné infekcie, fyzická námaha, emočné stavy

13. Spúšťače - exacerbácia astmy Respiračné infekcie • poškodenie epitelu • zápal sliznice Fyzická námaha reflexné obmedzenie výdychu • ochladenie sliznice • zmeny osmolarity povrchovej tekutiny Emočné stavy (plač, smiech, strach, hnev) • hyperventilácia • hypokapnia

14. Astma - bronchiálna hyperreaktivita Instabilita dýchacích ciest = zosilnená bronchokonstrikčná odpoveď na veľké množstvo podnetov Kľúčový faktor - zápal dýchacích ciest Mechanizmy: priame a nepriame

15. Airway hyperresponsiveness Direct agonists eg, methacholine Nerve Airway with limited airflow Mediators SO2, bradykinin Indirect agonists eg, exercise, adenosine, hypotonic or hypertonic aerosols Mast cell

16. antihyperreactiv factors prohyperreactiv factors 2-adrenergic  -adrenergic  VIP/PHM  cholinergic  anticholinergic  im balance  SP/NK NEP  oxygen-free radicals  antioxidants  peptidases  corticoids Airway hyperresponsiveness Normal airway reactivity

17. Pathological changes in asthma Constricted airwayin asthma Normal airway Epithelium Basement membrane Smooth muscle Mucus plug Mucus glands

18. Mechanizmy astmy 1. Zápal dýchacích ciest - zápalové bunky z cirkulácie - endoteliálne adhezívne molekuly - aktivácia T lymfocytov (Th2 klón) -  produkcia IgE, leukotriény, prostanoidy - cytokíny (CD4+ Th subtyp) 2. Nervová kontrola dýchacích ciest

20. Antigen etc. Macrophage Mast cell T-lymphocyte Neutrophil Eosinophil Mucus plug Epithelial shedding Vasodilation Subepithelial fibrosis Sensory nerve Plasma leak Efferent nerve Oedema Airway constriction and smooth muscle hypertrophy/hyperplasia

21. Astma - obmedzenie výdychu 1. Akútna bronchokonstrikcia 2. Edém steny dýchacích ciest 3. Formovanie hlienových zátok 4. Prestavba steny dýchacích ciest

22. Relaxation Constriction muscle constriction 35 % Airway narrowing Normal R = 10 R = 1 muscle constriction 35 % Exaggerated airway narrowing Asthma R = 2 R = 40

23. INFLAMMATION Risk factors (for development of asthma) Airway hyperresponsiveness Airflow limitation Symptoms Risk factors (for exacerbations)

24. Astma je ochorenie s veľmi variabilným priebehom Astma je chronické zápalové ochorenie s variabilnou intenzitou prejavov. Zhoršenie symptómov alebo exacerbácia astmy súvisia s epizódami akútneho zápalu, ktorý sa rozvíja na pozadí perzistujúceho chronického zápalu. Akútny zápal spôsobuje zhoršenie symptómov a môže viesť k zvýšeniu citlivosti na spúšťacie faktory a k zhoršeniu bronchiálnej hyperreaktivity. Variabilita a intenzita prejavov „real life“ astmy závisí na množstve faktorov, medzi ktorými je dôležité dodržiavanie predpísanej liečby.

27. CHOCHP - definícia Chronické obmedzenie výdychu (  maximálnych exspiračných prietokov, spomalené vyprázdňovanie pľúc počas úsilného výdychu) Obmedzovanie výdychu pomaly progreduje a je ireverzibilné • Kombinácia dvoch patologických procesov: • poškodenie dýchacích ciest • emfyzém

28. Chronická bronchitída definovaná klinickou symptomatológiou chronický kašeľ s produkciou spúta - (3 mesiace počas 2 nasledujúcich rokov) - vylúčené sú iné pľúcne alebo kardiálne príčiny Emfyzém definovaný anatomicky permanentné, deštruktívne zväčšenie parenchýmu pľúc distálne od terminálneho bronchiolu bez fibrotických zmien CHOCHP

32. CHOCHP - rizikové faktory Fajčenie Defekt 1 - antitrypsínu Vykurovanie a varenie pevnými palivami bez adekvátneho vetrania Značné znečistenie ovzdušia

33. 100 Never smoked 75 Smoked regularly Stopped at age 45 yrs FEV1 % 50 Disability 25 Stopped at age 65 yrs Death 0 75 25 50 Age yrs

34. CHOCHP - bunkové a biochemické mechanizmy Zápal: alveolové makrofágy, neutrofily  produkcia elastázy, katepsínu G, kolagenázy  oxidatívny stres u fajčiarov a pacientov s CHOCHP Enzýmy zápalových buniek a voľné radikály deštruujú komponenty mimobunkovej matrix (elastin, fibronektin, proteoglykany) Strata buniek pľúcneho parenchýmu: - elastáza indukuje apoptózu - bunky exponované oxidantom nekrotizujú

35. CHOCHP - bunkové a biochemické mechanizmy Nerovnováha proteázy antiproteázový systém oxidanty antioxidanty Deštrukcia parenchýmu pľúc Poškodenie malých dýchacích ciest

41. CHOCHP - poškodenie malých dýchacích ciest • hlienové zátky • metaplázia hlienových buniek • fibrotické zmeny v stene • hypertrofia hladkej svaloviny

43. 12 Maximal expiratory effort 6 V´ ( l.s-1 ) 0 Spontaneous breath - 6 0 1 2 3 4 5 Volume from TLC ( l )

44. 100 IRV IRV VT Airflow limit 80 Lung volume (% TLC) VT Normals 60 40 20 40 0 Oxygen consumption (ml.min-1.kg-1)

46. Emphysema Relatively normal lung region, normal PAO2 Airway narrowing Emphysematous region  PAO2 Destruction of capillary  CaO2  V´  V´ Relatively normal CaO2   Q´  Q´ Pulm. artery Pulm. vein Normal CaO2 ´

48. Bronchitis Airway narrowing Relatively normal lung region, normal PAO2  PAO2 normal CaO2 norm V´  V´  CaO2  CaO2 normQ´ norm Q´ Pulm. a. Pulm. v.

49. 10 PaCO2 ( kPa ) 6 4 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 FEV1 ( l )

50. 100 80 60 Oxygen saturation ( % ) 40 20 REM REM REM Sleep period