สาเหตุและการเกิดโรคถุงลมโป่งพองในปอด

ในปี 1965 เอริกสันได้บรรยายถึงภาวะขาดเอนไซม์อัลฟา-แอนติทริปซิน ในเวลาเดียวกัน ได้มีการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของความเชื่อมโยงระหว่างการเกิดโรคถุงลมโป่งพองและภาวะขาดเอนไซม์อัลฟา-แอนติทริปซิน ในการทดลองกับสัตว์ ได้มีการจำลองภาวะถุงลมโป่งพองในปอดโดยการนำสารสกัดเอนไซม์โปรตีโอไลติกจากพืชเข้าสู่ปอด

โรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบแพร่กระจาย

ภาวะขาดอัลฟา 1-แอนติทริปซินทางพันธุกรรม

แอนติทริปซิน A1 เป็นสารยับยั้งหลักของเซอรีนโปรตีเอส ซึ่งได้แก่ ทริปซิน ไคโมทริปซิน นิวโทรฟิลอีลาสเตส ทิชชูคัลลิเครอิน แฟกเตอร์ X และพลาสมินโนเจน ยีนสำหรับแอนติทริปซิน A1 อยู่บนแขนยาวของโครโมโซม 14 และเรียกว่ายีน PI (สารยับยั้งโปรตีเนส) ยีน PI แสดงออกในเซลล์สองประเภท ได้แก่ แมคโครฟาจและเซลล์ตับ

พบความเข้มข้นสูงสุดของอัลฟา 1-แอนติทริปซินในซีรั่มเลือดและประมาณ 10% ของระดับในซีรั่มถูกกำหนดบนพื้นผิวของเซลล์เยื่อบุผิวของทางเดินหายใจ

ปัจจุบันพบยีน PI อยู่ 75 แอลลีล โดยแบ่งเป็น 4 กลุ่ม ได้แก่

• ปกติ - มีระดับความเข้มข้นของ α1-antitrypsin ในซีรั่มเลือดตามสรีรวิทยา
• บกพร่อง - ระดับความเข้มข้นของสารยับยั้งทริปซินลดลงเหลือ 65% ของค่าปกติ
• “ศูนย์” -a1-แอนติทริปซินไม่ตรวจพบในซีรั่มเลือด
• ในซีรั่ม ปริมาณแอลฟา 1-แอนติทริปซินอยู่ในเกณฑ์ปกติ แต่กิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับอีลาสเตสลดลง

อัลลีล PI ยังแบ่งย่อยตามการเคลื่อนตัวทางอิเล็กโทรโฟเรซิสของไกลโคโปรตีน a1-แอนติทริปซิน:

• ตัวเลือก "A" - อยู่ใกล้กับขั้วบวกมากขึ้น
• "ตัวแปร" - แคโทด;
• ตัวเลือก "M" เป็นแบบที่พบได้บ่อยที่สุด

ส่วนแบ่งหลักของกลุ่มยีน (มากกว่า 95%) ประกอบด้วยอัลลีลปกติ “M” สามประเภทย่อย - M1, M2, M3

พยาธิสภาพของมนุษย์ที่เกิดจากยีน PI เกิดขึ้นจากการขาดเอนไซม์และอัลลีลว่าง อาการทางคลินิกหลักของการขาดเอนไซม์ α1-antitrypsin คือ ถุงลมโป่งพองในปอดและตับแข็งในเด็ก

ในบุคคลที่มีสุขภาพแข็งแรง เซลล์นิวโทรฟิลและแมคโครฟาจในถุงลมในปอดจะหลั่งเอนไซม์โปรตีโอไลติก (โดยเฉพาะอีลาสเตส) ในปริมาณที่เพียงพอที่จะทำให้เกิดภาวะถุงลมโป่งพอง แต่สิ่งนี้สามารถป้องกันได้ด้วยแอลฟา 1-แอนติทริปซินที่มีอยู่ในเลือด สารคัดหลั่งจากหลอดลม และโครงสร้างของเนื้อเยื่ออื่นๆ

ในกรณีของภาวะขาดอัลฟา 1-แอนติทริปซินที่กำหนดทางพันธุกรรม เช่นเดียวกับภาวะขาดที่เกิดจากการสูบบุหรี่ ปัจจัยก่อโรคที่ก้าวร้าว และอันตรายจากการทำงาน จะเกิดการเปลี่ยนแปลงในระบบการสลายโปรตีน/อัลฟา 1-แอนติทริปซินไปสู่การสลายโปรตีน ซึ่งทำให้ผนังถุงลมเสียหายและเกิดภาวะถุงลมโป่งพองในปอด

ผลกระทบจากควันบุหรี่

การสูบบุหรี่ทำให้เกิดความไม่สมดุลในระบบออกซิแดนท์/สารต้านอนุมูลอิสระ โดยมีสารออกซิแดนท์มากเกินไป ซึ่งส่งผลเสียต่อผนังถุงลมและก่อให้เกิดโรคถุงลมโป่งพองในปอดได้

ยังไม่ชัดเจนว่าเหตุใดการสูบบุหรี่จึงทำให้เกิดภาวะถุงลมโป่งพองในผู้สูบบุหรี่เพียง 10-15% เท่านั้น นอกจากการขาดสารอัลฟา 1-แอนติทริปซินแล้ว ปัจจัยที่ไม่ทราบแน่ชัด (อาจเป็นทางพันธุกรรม) อาจมีส่วนทำให้ผู้สูบบุหรี่มีแนวโน้มที่จะเกิดภาวะถุงลมโป่งพอง

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

ผลกระทบจากปัจจัยสิ่งแวดล้อมที่ก้าวร้าว

“โรคถุงลมโป่งพองเป็นโรคที่เกิดจากสภาพแวดล้อมในระดับหนึ่ง” (AG Chuchalin, 1998) ปัจจัยที่ก่อให้เกิดมลพิษจากสิ่งแวดล้อมภายนอก (สารมลพิษ) ไม่เพียงแต่ทำลายระบบทางเดินหายใจเท่านั้น แต่ยังทำลายผนังถุงลมด้วย ซึ่งส่งผลให้เกิดโรคถุงลมโป่งพองในปอด ในบรรดาสารมลพิษ ซัลเฟอร์และไนโตรเจนไดออกไซด์มีความสำคัญสูงสุด โดยแหล่งกำเนิดหลักคือโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและการขนส่ง นอกจากนี้ ควันดำและโอโซนยังมีบทบาทสำคัญในการเกิดโรคถุงลมโป่งพองในปอด ความเข้มข้นของโอโซนที่เพิ่มขึ้นมีความเกี่ยวข้องกับการใช้ฟรีออนในชีวิตประจำวัน (ตู้เย็น สเปรย์ในครัวเรือน น้ำหอม รูปแบบยาสเปรย์) ในสภาพอากาศร้อน ปฏิกิริยาทางเคมีของไนโตรเจนไดออกไซด์ (ผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงขนส่ง) กับรังสีอัลตราไวโอเลตจะเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดโอโซนขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการอักเสบของทางเดินหายใจส่วนบน

กลไกการเกิดโรคถุงลมโป่งพองในปอดจากการสัมผัสสารมลพิษในบรรยากาศเป็นเวลานานมีดังนี้

• ส่งผลเสียต่อเยื่อบุถุงลมโดยตรง
• การกระตุ้นการทำงานของโปรติเอสและออกซิเดชั่นในระบบหลอดลมและปอด ซึ่งก่อให้เกิดการทำลายโครงสร้างยืดหยุ่นของถุงลมปอด
• เพิ่มการผลิตของสารตัวกลางการตอบสนองต่อการอักเสบ - ลิวโคไตรอีนและไซโตไคน์ที่เป็นอันตราย

อันตรายจากการทำงาน การมีการติดเชื้อหลอดลมและปอดอย่างต่อเนื่องหรือเป็นซ้ำ

ในผู้สูงอายุซึ่งตรวจพบภาวะถุงลมโป่งพองในปอดบ่อยเป็นพิเศษ มักเกิดจากอิทธิพลของปัจจัยก่อโรคหลายๆ ประการที่เกิดขึ้นพร้อมกันตลอดช่วงชีวิตหลายปี ในบางกรณี การยืดปอดด้วยกลไกมีบทบาทบางอย่าง (ในนักดนตรีวงดุริยางค์ทองเหลือง ช่างเป่าแก้ว)

การเกิดโรค

กลไกทั่วไปหลักในการพัฒนาของโรคถุงลมโป่งพองในปอด ได้แก่:

• การรบกวนอัตราส่วนปกติของโปรตีเอส/แอลฟา 1-แอนติทริปซินและสารออกซิแดนท์/สารต้านอนุมูลอิสระต่อการมีเอนไซม์โปรตีโอไลติกและสารออกซิแดนท์ที่ทำลายผนังถุงลมมากเกินไป
• การหยุดชะงักของการสังเคราะห์และการทำงานของสารลดแรงตึงผิว
• ความผิดปกติของไฟโบรบลาสต์ (ตามสมมติฐานของ Times et al., 1997)

ไฟโบรบลาสต์มีบทบาทสำคัญในกระบวนการซ่อมแซมเนื้อเยื่อปอด เป็นที่ทราบกันดีว่าการสร้างโครงสร้างและการปรับโครงสร้างของเนื้อเยื่อปอดนั้นดำเนินการโดยเนื้อเยื่อปอดและส่วนประกอบหลักสองส่วน ได้แก่ ไฟโบรบลาสต์และเมทริกซ์นอกเซลล์ เมทริกซ์นอกเซลล์ถูกสังเคราะห์โดยไฟโบรบลาสต์ โดยจะเชื่อมต่อหลอดลม หลอดเลือด เส้นประสาท ถุงลม ให้เป็นบล็อกฟังก์ชันเดียว ด้วยวิธีนี้ เนื้อเยื่อปอดจึงถูกสร้างขึ้น ไฟโบรบลาสต์จะโต้ตอบกับเซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันและเมทริกซ์นอกเซลล์โดยการสังเคราะห์ไซโตไคน์

ส่วนประกอบหลักของเมทริกซ์นอกเซลล์ ได้แก่ คอลลาเจนและอีลาสติน คอลลาเจนประเภทที่ 1 และ 3 ทำหน้าที่รักษาเสถียรภาพของเนื้อเยื่อระหว่างเซลล์ คอลลาเจนประเภทที่ 4 เป็นส่วนหนึ่งของเยื่อฐาน อีลาสตินช่วยให้เนื้อเยื่อปอดมีความยืดหยุ่น การเชื่อมต่อระหว่างโมเลกุลต่างๆ ของเมทริกซ์นอกเซลล์นั้นเกิดจากโปรตีโอไกลแคน การเชื่อมต่อโครงสร้างระหว่างคอลลาเจนและอีลาสตินนั้นเกิดจากโปรตีโอไกลแคน เดคอริน และเดอร์มาทันซัลเฟต การเชื่อมต่อระหว่างคอลลาเจนประเภทที่ 4 และลามินินในเยื่อฐานนั้นเกิดจากโปรตีโอไกลแคน เฮปารานซัลเฟต

โปรตีโอกลีแคนมีอิทธิพลต่อการทำงานของตัวรับบนพื้นผิวเซลล์และมีส่วนร่วมในกระบวนการซ่อมแซมเนื้อเยื่อปอด

ระยะเริ่มต้นของการซ่อมแซมเนื้อเยื่อปอดสัมพันธ์กับการแบ่งตัวของไฟโบรบลาสต์ จากนั้นนิวโทรฟิลจะอพยพไปยังบริเวณเนื้อเยื่อปอดที่เสียหาย ซึ่งนิวโทรฟิลจะมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในการย่อยสลายโมเลกุลของเมทริกซ์นอกเซลล์ กระบวนการเหล่านี้ได้รับการควบคุมโดยไซโตไคน์ต่างๆ ที่ผลิตโดยแมคโครฟาจในถุงลม นิวโทรฟิล ลิมโฟไซต์ เซลล์เยื่อบุผิว และไฟโบรบลาสต์ ไซโตไคน์มีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการซ่อมแซม ได้แก่ ปัจจัยการเจริญเติบโตของเกล็ดเลือด ปัจจัยกระตุ้นการสร้างอาณานิคมของเม็ดเลือดขาว/แมคโครฟาจ ไซโตไคน์จะก่อตัวเป็นคลังเก็บไซโตไคน์ในเมทริกซ์นอกเซลล์และควบคุมกิจกรรมการแบ่งตัวของไฟโบรบลาสต์

ดังนั้นในการพัฒนาของโรคถุงลมโป่งพองในปอด บทบาทสำคัญคือการหยุดชะงักของการทำงานของไฟโบรบลาสต์และกระบวนการซ่อมแซมเนื้อเยื่อปอดที่ได้รับความเสียหายอย่างเหมาะสม

ผลทางพยาธิสรีรวิทยาหลักของโรคถุงลมโป่งพอง ได้แก่:

• การยุบตัวของหลอดลมขนาดเล็กที่ไม่ใช่กระดูกอ่อนในระหว่างการหายใจออกและการเกิดโรคการอุดกั้นทางเดินหายใจจากการช่วยหายใจ
• การลดลงอย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวการทำงานของปอดซึ่งนำไปสู่การลดลงของเยื่อบุถุงลมและหลอดเลือดฝอย การลดลงอย่างรวดเร็วของการแพร่กระจายของออกซิเจนและการเกิดภาวะระบบทางเดินหายใจล้มเหลว
• การลดลงของเครือข่ายเส้นเลือดฝอยในปอดซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของโรคความดันโลหิตสูงในปอด

พยาธิสรีรวิทยา

โรคถุงลมโป่งพองในปอด มีลักษณะเด่นคือ ถุงลมปอด ทางเดินหายใจขยายตัว อากาศในเนื้อปอดเพิ่มมากขึ้นโดยทั่วไป เส้นใยยืดหยุ่นของผนังถุงลมเสื่อม และหลอดเลือดฝอยแตก

การจำแนกประเภททางกายวิภาคของโรคถุงลมโป่งพองในปอดจะพิจารณาจากระดับการมีส่วนร่วมของอะซินัสในกระบวนการทางพยาธิวิทยา โดยจะแบ่งตามลักษณะทางกายวิภาคได้ดังนี้

• ภาวะถุงลมโป่งพองบริเวณอะซินาร์ส่วนต้น
• โรคถุงลมโป่งพอง;
• โรคถุงลมโป่งพองส่วนปลาย
• โรคถุงลมโป่งพอง

รูปแบบเอซินาร์ส่วนต้นมีลักษณะเฉพาะคือหลอดลมส่วนต้นซึ่งเป็นส่วนต้นของเอซินัสจะขยายใหญ่และเสียหายอย่างผิดปกติ โรคถุงลมโป่งพองของเอซินาร์ส่วนต้นมี 2 รูปแบบ ได้แก่ โรคถุงลมโป่งพองแบบเซนทริโลบูลาร์และโรคถุงลมโป่งพองในโรคปอดจากฝุ่นควันในคนงานเหมือง ในรูปแบบเซนทริโลบูลาร์ของโรคถุงลมโป่งพองแบบเอซินาร์ส่วนต้น หลอดลมส่วนต้นจะเปลี่ยนไปบริเวณส่วนต้นของเอซินัส ทำให้เกิดตำแหน่งตรงกลางในกลีบปอด เนื้อเยื่อปอดส่วนปลายจะไม่เปลี่ยนแปลง

โรคฝุ่นควันในคนงานเหมืองมีลักษณะเฉพาะคือมีทั้งพังผืดในปอดแบบคั่นระหว่างช่องว่างและโรคถุงลมโป่งพองเฉพาะที่

โรคถุงลมโป่งพองแบบกระจาย (แบบกว้าง แบบกว้างพิเศษ แบบถุงลม) มีลักษณะเฉพาะคือมีอะซินัสทั้งหมดเข้ามาเกี่ยวข้องในกระบวนการนี้

โรคถุงลมโป่งพองบริเวณปลายถุงลมมีลักษณะเฉพาะคือมีท่อถุงลมเข้ามาเกี่ยวข้องเป็นหลักในกระบวนการทางพยาธิวิทยา

โรคถุงลมโป่งพองชนิดไม่ปกติมีลักษณะเด่นคือมีอะซินีโตและถูกทำลาย และมักเกิดร่วมกับกระบวนการสร้างแผลเป็นในเนื้อเยื่อปอด ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคถุงลมโป่งพองชนิดไม่ปกติ

โรคถุงลมโป่งพองชนิดพิเศษคือโรคถุงลมโป่งพอง โรคถุงลมโป่งพองคือโรคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 1 ซม. ของปอด

โรคถุงลมโป่งพองขั้นต้นในระดับหนึ่งรวมถึงโรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบเสื่อม (ชราภาพ) มีลักษณะเฉพาะคือถุงลมและทางเดินหายใจขยายตัวโดยที่ระบบหลอดเลือดในปอดไม่ลดลง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ถือเป็นสัญญาณของการเสื่อมถอยหรือความชราภาพ

ในภาวะถุงลมโป่งพองในปอดแบบยุบตัว ไม่มีการรบกวนความสามารถในการเปิดของหลอดลมอย่างมีนัยสำคัญ ไม่เกิดภาวะออกซิเจนในเลือดต่ำและภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสูง

โรคถุงลมโป่งพองในปอดรอง

โรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบทุติยภูมิอาจเป็นแบบเฉพาะที่หรือแบบกระจายตัว โรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบเฉพาะที่แบ่งได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่ โรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบรอบปอด (perifocal) โรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบเด็ก (lobar) โรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบรอบปอด (intermediate) และโรคถุงลมโป่งพองในปอดหรือกลีบปอดแบบข้างเดียว

โรคถุงลมโป่งพองที่เยื่อหุ้มหัวใจของปอด - เกิดขึ้นรอบ ๆ จุดที่เกิดโรคปอดบวม วัณโรค และซาร์คอยโดซิส หลอดลมอักเสบเฉพาะที่มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของภาวะถุงลมโป่งพองเฉพาะที่ในปอด โรคถุงลมโป่งพองที่เยื่อหุ้มหัวใจของปอดมักจะเกิดขึ้นในบริเวณปลายสุดของปอด

โรคถุงลมโป่งพองในปอดส่วนใดส่วนหนึ่งของเด็กเป็นภาวะที่ปอดส่วนใดส่วนหนึ่งเกิดการโป่งพอง ซึ่งมักเกิดจากปอดส่วนอื่นยุบตัวลง โดยปอดส่วนบนของปอดซ้ายและปอดส่วนกลางของปอดขวาได้รับผลกระทบมากที่สุด โรคถุงลมโป่งพองในปอดส่วนใดส่วนหนึ่งจะแสดงอาการเป็นอาการหายใจลำบากอย่างรุนแรง

โรคแมคลีโอด (โรคถุงลมโป่งพองข้างเดียว) มักเกิดขึ้นหลังจากโรคหลอดลมฝอยอักเสบหรือหลอดลมอักเสบข้างเดียวในวัยเด็ก

โรคถุงลมโป่งพองแบบพาราเซปตัล (paraseptal emphysema) เป็นโรคที่เกิดจากเนื้อเยื่อปอดที่เปลี่ยนแปลงไปในบริเวณใกล้กับผนังกั้นเนื้อเยื่อเกี่ยวพันหรือเยื่อหุ้มปอดที่อัดแน่น มักเกิดจากหลอดลมอักเสบเฉพาะที่หรือหลอดลมฝอยอักเสบ ในทางคลินิกจะแสดงอาการโดยการสร้างตุ่มพองและปอดรั่วแบบไม่ทราบสาเหตุ

โรคถุงลมโป่งพองในปอดแบบแพร่กระจายนั้นมีความสำคัญมากกว่ามาก สาเหตุหลักของการเกิดโรคนี้คือหลอดลมอักเสบเรื้อรัง

เป็นที่ทราบกันดีว่าการตีบแคบของหลอดลมขนาดเล็กและความต้านทานของหลอดลมที่เพิ่มขึ้นเกิดขึ้นทั้งในขณะหายใจเข้าและหายใจออก นอกจากนี้ ขณะหายใจออก แรงดันบวกในช่องทรวงอกจะสร้างแรงกดเพิ่มเติมให้กับหลอดลมที่ผ่านได้ไม่ดีอยู่แล้ว และทำให้การหายใจเข้าล่าช้าในถุงลมและแรงดันในถุงลมเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของโรคถุงลมโป่งพองในปอดอย่างค่อยเป็นค่อยไป การแพร่กระจายของกระบวนการอักเสบจากหลอดลมขนาดเล็กไปยังหลอดลมฝอยและถุงลมก็มีความสำคัญเช่นกัน

การอุดตันเฉพาะที่ของหลอดลมขนาดเล็กทำให้เนื้อเยื่อปอดบางส่วนยืดออกมากเกินไปและเกิดโพรงผนังบางที่เรียกว่าตุ่มน้ำซึ่งอยู่ใต้เยื่อหุ้มปอด เมื่อมีตุ่มน้ำจำนวนมาก เนื้อเยื่อปอดจะถูกกดทับ ซึ่งจะทำให้ความผิดปกติของการแลกเปลี่ยนก๊าซจากการอุดตันรุนแรงขึ้น การแตกของตุ่มน้ำจะนำไปสู่ภาวะปอดแฟบได้เอง

ในภาวะถุงลมโป่งพองแบบแพร่กระจายที่เกิดขึ้นภายหลัง เครือข่ายเส้นเลือดฝอยในปอดจะลดลง และเกิดภาวะความดันโลหิตสูงในปอดก่อนเส้นเลือดฝอย ในทางกลับกัน ภาวะความดันโลหิตสูงในปอดจะกระตุ้นให้เกิดพังผืดในหลอดเลือดแดงขนาดเล็กที่ทำงานได้