KOPB – Kronična obstruktivna pljučna bolezen Bogomila Hosta, Jasna Kladnik, Marko Kastelic, Mateja Kladnik, Mojca Ivančič, Petra Strnad, Sandra Jović, Saša Ilovar, Urša Kladnik Mentor: izr. prof. Fajko F. Bajrović, dr. med.

KOPB bolezensko stanje, za katerega je značilno zmanjšanje pretoka zraka med izdihom ireverzibilno stanje progresivno stanje nenormalni vnetni odziv pljuč na vdihane dražeče delce in pline

kronični obstruktivni bronhiolitis KOPB emfizem kronični bronhitis kronični obstruktivni bronhiolitis vaskulitis izguba mišične mase sistemsko vnetje emfizem: povečanje dihalnih prostorov distalno od terminalnih bronhiolov zaradi propadanja alveolarnih pregrad kronični obstruktivni bronhiolitis: fibroza v perifernih dihalnih poteh kronični bronhitis: produktiven kašelj večino dni v treh mesecih na leto vsaj dve leti zapored

BRONHITIČNI tip : EMFIZEMSKI tip Brane in Egon Brane in Egon prideta v ambulanto. -> Anamnzea in status (PROSOJNICA) BRONHITIČNI tip : EMFIZEMSKI tip

Dejavniki tveganja Vdihovanje dražečih delcev in plinov iz okolja (tobačni dim!) Intrinzični genetski dejavniki Drugi dejavniki Obema je skupno kajenje Kajenje: 90% KOPB bolnikov je kadilcev tobačni dim: Vzbuja receptorje pljučnega draženja -> Bronhokonstrikcija Spodbuja vnetje -> Ireverzibilna okvara dihalnih poti in pljučnega parenhima Pri Egonu sta bila z emfizemom diagnosticirana starša -> genetski dejavniki KOPB se ne pojavi pri vseh kadilcih, ponavadi znotraj istih družin, kar kaže na genetske dejavnike. Drugi dejavniki oklolja -> neznani (odkrili nekadilce brez znanih genetskih okvar)

Intrinzični genetski dejavniki Pomanjkanje α1-antitripsina (A1AT) Glikoprotein, odgovoren za večino antiproteolitične aktivnosti v serumu Ima polimorfen gen Varianta ZZ: zamenjava Glu →Lis ↓ Spremenjena struktura A1AT ↓izločanje iz jeter α1-antitripsin

Spirometrija Tiffenaujev indeks (FEV1/FVK%) < 70% obstrukcija FVC glej vrednosti na prosojnici; vrednosti s prosojnice: Spirometer nam pokaže tak graf; na njem odčitamo FEV1 (V v 1 sekundi) in FVC (kot maksimum krivulje). Iz tega izračunaš Tiffenaujev index, ki je tudi spirometrični kriterij za diagnozo KOPBja (postbronhodilatatorno). FVC ni bistveno zmanjšana.

Pretok zraka med forsiranim izdihom Pretok zraka je pri forsiranem izdihu zaradi dinamične kompresije dihalnih poti premosorazmeren z volumnom pljuč in obratno sorazmeren z uporom v dihalnih poteh (v notranjem segmentu) in s komplianco. Ker se pri KOPB R, C povečata, se maksimalni ekspiratorni pretok zmanjša, zaradi tega pri forsiranem izdihu v 1. sekundi izdihnemo manjši volumen zraka in zato je FEV1 manjši. napredovale faze: povečana količina sluzi pri kroničnem bronhitisu tudi poveča upor Dinamična kompresija dihalnih poti: Na mestu, kjer se pri forsiranem izdihu izenačita tlaka v dihalnih poteh in v intraplevralnem prostoru, pride do zoženja dihalnih poti. V normalnih pogojih pride do tega v dihalnih poteh, ki imajo v steni hrustanec -> le zmanjšan maksimalni ekspiratorni pretok. V patoloških se zaradi nabiranja sluzi, vnetja… ta točka premakne v periferne dihalne poti, ki se zaradi tega zaprejo -> zrak ostane ujet v pljučih, poveča se RV. Pretok zraka je določen z upornostjo notranjega segmenta.

Emfizem nenormalno povečanje zračnih prostorov distalno od terminalnih bronhiolov zaradi propada alveolarnih pregrad -> podajnost pljuč  ni pripenjališč za alveole, zmanjšan radialni vlek -> povečan R zmanjšan radialni vlek -> kolabirajo periferne dihalne poti

Neravnovesje med proteazami in antiproteazami Posledica povečane produkcije (ali aktivacije) proteaz ali zmanjšane produkcije (ali inaktivacije) antiproteaz zaradi: prirojene okvare antiproteaz vnetnega odziva oksidativnega stresa Proteaze, pomembne pri nastanku emfizema: nevtrofilna elastaza ostale serinske proteaze: katepsin G, proteaza 3 MMP (predvsem MMP-1 in MMP-9 ) MMP = metaloproteaze matriksa

Neravnovesje med proteazami in antiproteazami Proteaze prispevajo k patogenezi KOPB, tako da: razgrajujejo zunajcelični matriks spodbujajo izločanje sluzi spodbujajo sintezo in aktivacijo nekaterih citokinov, npr. IL-8, TGF-β IN TNF-α Pomembne antiproteaze pri patogenezi KOPB: α1-antitripsin inhibitor sekretorne levkoproteaze tkivni inhibitor MMP

Apoptoza Povečana apoptoza endotelijskih, alveolarnih, epitelijskih, intersticijskih in vnetnih celic. Vzrok: zmanjšanje koncentracije nekaterih rastnih dejavnikov, npr. VEGF1

Pretok zraka med forsiranim izdihom Povečan R

Povečan upor Zgodnje obdobje - periferne dihalne poti: Vnetje Razširitev čašastih celic Skvamozna metaplazija epitelija Nalaganje kolagena, fibroza KRONIČNI OBSTRUKTIVNI BRONHiOLITIS vnetje že v zgodnji fazi bolezni

Povečan upor Napredovale stopnje - centralne dihalne poti: Hipertrofija mukoznih žlez Metaplazija čašic Skvamozna metaplazija epitelija Zmanjšano št. in motena funkcija cilij Hipertrofija gl. mišičnih celic in veziva Kronični bronhitis produktivni kašelj (povečano izločanje sluzi), zmanjšano čiščenje dihalnih poti (ciliarna disfunkcija)

Vnetje Zajame: dihalne poti alveole pljučne žile V stabilnem obdobju v steni dih. poti prevladujejo limfociti T CD8+, kasneje še nevtofilci. V alveolarnih prostorih so prisotni limfociti, nevtrofilci in makrofagi.

Makrofagi Aktivacija: vdihani dražeči delci in plini makrofagi – osrednja vloga

Makrofagi sproščajo: Makrofagi sproščajo: MCP-1 kemotaktični peptid za monocite število makrofagov v dihalnih poteh in parenhimu

Makrofagi sproščajo: Vnetne mediatorje: TNF IL-8 LTB4 kemokini za limfocite T

Makrofagi sproščajo: ROS in proteaze (MMP-9) granulocitne/makrofagne kolonije stimulirajoči faktor granulocitne kolonije stimulirajoči faktor Sproščanje vnetnih mediatorjev je uravnavano preko transkripcijskega nuklearnega dejavnika κB (NF-κB)

Limfociti T (CD8+) Povečanje števila limfocitov kronična imunostimulacija sorazmerno poslabšanju pljučne funkcije

Limfociti T (CD8+) Sproženje imunskega odgovora: kolonizacija majhnih dihalnih poti z bakterijami in virusi poškodba celic dihalnih poti (avtoantigeni) Vloga: povzročajo citolizo in apoptozo alveolarnih epitelijskih celic (perforini, TNF- α)

Nevtrofilci Število nevtrofilcev je močno povečano v sputumu hiter prehod iz pljučnih kapilar v lumen dihalnih poti

Nevtrofilci Nastajanje v kostem mozgu (makrofagi!) Kopičenje v pljučnih kapilarah Prestop v lumen dihalnih poti (IL-8, LTB4, adhezija na E- elastin endotelijskih celic) makrofagi -> izločajo citokine – GM kolonije stimulirajoči faktor, granulocitne kolonije stim. faktor

Nevtrofilci Vloga: poškodba tkiva (proteaze, oksidanti) spodbujanje izločanja sluzi iz submukoznih žlez in čašastih celic (serinske proteaze: nevtrofilna elastaza, katepsin G, proteaza 3) vloga ni še točno pojasnjena

Oksidativni stres Kadilci izpostavljeni povečanemu oksidativnemu stresu: reaktivne kisikove spojine v cigaretnem dimu povečano sproščanje Fe2+ iz feritina posledično nastanek hidroksilnega radikala (makrofagi, nevtrofilci, eozinofilci) Oksidativni stres pri KOPB: ↑ sinteza in sproščanje vnetnih mediatorjev, kemokinov in proteaz (IL-8, TNF-α in MMP-9) ↑ vnetje in razgradnja pljučnega tkiva zoženje dihalnih poti zaradi nabiranja sluzi + inaktivira histonsko deacetilazo, ki sicer zavira transkripcijo vnetnih genov

Rentgensko slikanje Emfizem; sprememba oblike prsnega koša (“sodček” -> da se lažje diha pri večjem V)

Pljučni volumni in mehanika dihanja

Pljučni volumni in mehanika dihanja Povečan RV (rezidualni volumen) zožan lumen zmanjšan radialni vlek predčasno zapiranje dihalnih poti Kako se spremeni RV?. Pri obeh pacientih se je, kot vidimo, povečal. Vzrok za to je pri obeh predčasno zapiranje dihalnih poti ob koncu izdiha – to pomeni, da ob koncu izdiha, ker se dihalne poti zaprejo, iz pljuč ne moremo iztisniti toliko zraka, kot ga lahko normalno. Ta zrak ostane ujet v pljučih, zato se poveča RV. Razlog za predčasno zapiranje dihalnih poti je odvisen od tipa KOPB; pri Egonu, ki ima emfizemski tip, se dihalne poti zaprejo zaradi zmanjšanega radialnega vleka, pri Branetu, ki ima bronhiotični tip, pa zaradi zoženega lumna majhnih dihalnih poti zaradi vnetja (to toliko poveča upor, da pride do dinamične kompresije že v perifernih dihalnih poteh, ki v steni nimajo hrustanca in se zato zaprejo).

Pljučni volumni in mehanika dihanja Povečana FRK (funkcionalna rezidualna kapaciteta) zmanjšana elastična sila pljuč (emfizem) statična prenapihnjenost pljuč FRK je določena z ravnovesjem med elastično silo prsnega koša in elastično silo pljuč. Točko, v kateri sta ti dve sili nasprotno enaki, dosežemo ob koncu normalnega pasivnega izdiha in volumem zraka, ki je takrat v pljučih, imenujemo FRK. Pri emfizemu pride do propadanja elastičnega tkiva v pljučih (in zmanjšanega učinka površinske napetosti), posledično se zmanjša tudi elastična sila pljuč. Pri normalnem FRK zato ta sila ni več dovolj velika, da bi lahko uravnovesila elastično silo prsnega koša. Elastična sila prsnega koša v tej točki kaže navzven in povečuje volumen pljuč. Volumen pljuč se zato poveča do te mere, da je elastična sila pljuč zopet dovolj velika, da lahko uravnovesi elastično silo prsnega koša. Ta statična ravnovesna točka se torej pri emfizemu doseže pri večjem volumnu oz. pri večji FRK (volumen pljuč v tej točki = FRK). To pomeni, da se krivulja tlak-volumen premakne navzgor in v levo (naslednji slajd) Vse puščice so ENAKO VELIKE  FRK normalno določa ravnovesje elastičnih sil pljuč in prsnega koša

Pljučni volumni in mehanika dihanja Povečana FRK (funkcionalna rezidualna kapaciteta) zmanjšana elastična sila pljuč (emfizem) statična prenapihnjenost pljuč Zaradi tega premika krivulje so posledično pri določenem transpulmonalnem tlaku vsi volumni pljuč povečani, tudi TPK. To imenujemo statična prenapihnjenost pljuč. (je značilna za emfizemski tip, ni za bronhitični, ker tam pljučni parenhim ni prizadet). FRK normalno določa ravnovesje elastičnih sil pljuč in prsnega koša

Pljučni volumni in mehanika dihanja Povečana FRK (funkcionalna rezidualna kapaciteta) zmanjšan prekratek čas izdiha dinamična prenapihnjenost pljuč FRK pa se poveča tudi zaradi dinamične prenapihnjenosti pljuč. Do tega pride zato, ker je pri KOPBju maksimalni ekspiratorni pretok zraka zmanjšan, zato se lahko zgodi, da izdih ne traja dovolj časa, da bi se volumen pljuč lahko vrnil na FRK. Z drugimi besedami, to pomeni, da se zaradi potrebe po ventilaciji naslednji vdih začne še preden se je končal predhodni izdih, ker je pretok zraka premajhen, da bi v času izdiha lahko izdihnili dovolj zraka, da bi se vrnili v ravnovesno točko. FRK tako ne določa več ravnovesje med elastično silo pljuč in prsnega koša, ampak razmerje med potrebo po ventilaciji in omejitvijo pretoka. Npr. pri naporu je potreba po ventilaciji velika, zato so inspiratorni dihalni volumni veliki, frekvenca dihanja je povečana, kar pomeni manjši čas izdiha. Vendar je ekspiratorni pretok zraka zmanjšan, zato izdih ne traja dovolj dolgo, da bi se lahko vrnili v ravnovesno točko, sploh pri povečanih dihalnih volumnih, kar pomeni, da se FRK poveča FRK določa razmerje med zmanjšanim pretokom in potrebo po ventilaciji

Pljučni volumni in mehanika dihanja VK (vitalna kapaciteta) bronhitični tip: zmanjšana (povečan RV, normalna TPK) emfizemski tip: normalna/rahlo zmanjšana (povečana RV in TPK)

Pljučni volumni in mehanika dihanja Zakaj povečani pljučni volumni olajšajo dihanje? Ker je maks. eks. pretok med forsiranim izdihom obratno sorazmeren R, C in premosorazmeren V pljuč. R, C sta pri KOPB povečana, zato se zadosten pretok zraka zagotovi s povečanjem volumna pljuč. (to enačbo dobimo pa iz tega, da se pljuča takrat praznijo kot kondenzator oz. iz tega, da je pretok = p/R in C = V/P oz. P = V/C) Povečan R Povečana C lažje dihanje pri večjih V

Pljučni volumni in mehanika dihanja Povečano delo inspiratornih mišic zaradi: pojava pozitivnega intrinzičnega končnega ekspiratornega tlaka upora Dispneja! Dispneja: -povečano delo – upor, pketi Povečan V pljuč pomeni tudi večje delo inspiratornih mišic, ker morajo najprej premagati PKETi, polega tega je pa večje delo za premagovanje upora (in je odvisno od hitrosti pretoka zraka). -manjši rezervni insp. vol - razklopitev med centralnimi pobudami za dihanje in dogajanjem v respiratornem sistemu

PAAK – Plinska analiza arterijske krvi

Motnje v izmenjavi plinov nesorazmerje med ventilacijo in perfuzijo hipoventilacija zmanjšana difuzijska kapaciteta šant

Nesorazmerje V/P emfizemski tip propad alveolarnih pregrad ↓ veliki prostori, bolj predihani kot prekrvljeni V/P ↑ (povečan fiziološki mrtvi prostor) koncentracija plinov ni bistveno spremenjena Tukaj je: nesorazmerje med ventilacijo in perfuzijo zmanjšana difuzijska kapaciteta Tukaj ni: hipoventilacija šant

Difuzijska kapaciteta pljuč = volumen plina, ki v eni minuti preide preko alveolokapilarne membrane pri gradientu 1 mmHg EMFIZEMSKI TIP -> zmanjšana! (alveolna površina) Edina sprememba je, da se zmanjša površina zaradi propadanja pljučnega parenhima -> le zaradi tega se zmanjša difuzijska kapaciteta, druge stvari se ne spremenijo.

Nesorazmerje V/P bronhitični tip zožitev dihalnih poti ↓ slabše predihani, dobro prekrvljeni alveoli V/P↓ (fiziološki šant -povečano vensko primešanje) Tukaj je: nesorazmerje med ventilacijo in perfuzijo normalna difuzijska kapaciteta šant; imamo ze nasplošno slabo predihanost, zato kri, ki pride ven, ze tako ni popolnoma oksigenirana -> šant najprej šant, potem hipoksična vazokonstrikcija

Nesorazmerje V/P dejavnika, ki zmanjšujeta nesorazmerje V/P kolateralna ventilacija slabše predihanih alveolov preko povezav s sosednjimi predihanimi alveoli (Kohnove pore) hipoksična vazokonstrikcija (zmanjšan pretok krvi v slabo predihanih predelih pljuč, ki nastopi kot lokalni odgovor na nizek alveolarni pO2)

Uravnavanje pCO2 HIPERVENTILACIJA - centralni kemoreceptorji (pCO2) (pri blagi obliki KOPB pCO2 ostaja normalen ali se celo zniža) - centralni kemoreceptorji (pCO2) - receptorji za nateg (večji pljučni volumni) povečan napor, napredovanje bolezni, zmanjšana občutljivost centralnih kemoreceptorjev → hiperkapnija →resporatorna acidoza→ renalna kompenzacija (povečana reabsorpcija bikarbonata) na hiperkapnijo, ki je posledica pafi meh., se organizem odzove z namenom, da bi jo uravnal nekateri pacienti zaradi neznanega mehanizma ne kompenzirajo s hiperventilacijo

Hipoksemija Že pri parcialnem tlaku 80 je saturacija 95,8 procentna, tako da pri povečanju parcialnega tlaka saturacija ne naraste oz. pri parcialnem tlaku 100 mmHG je 97%.

Hipoksemija in kri Predvsem pri bronhitičnem tipu POLICITEMIJA (eritropoetin!) večja viskoznost krvi Vendar razmeroma pogosta anemija CIANOZA (zaradi desaturacije Hb)

večja obremenitev za desno srce Pljučna hipertenzija upornost v pljučnih arterijah zaradi: vnetnih sprememb v stenah majhnih arterij destrukcija kapilarnih pletežev (emfizem) hipoksična vazokonstrikcija (bronhitis) večja obremenitev za desno srce COR PULMONALE cor pulmonale se (lahko) nadaljuje v desnostransko srčno popuščanje

Pljučno žilje Vnetje: infiltracija z makrofagi in limfociti T CD8+ Disfunkcija endotelija Zadebelitev intime Hipertrofija in proliferacija gl. mišičnih celic Nalaganje kolagena Emfizem propad kapilarne mreže

Akutno poslabšanje KOPB vztrajno slabšanje dispneje, kašlja in nastajanja sputuma, ki vodi v povečano uporabo vzdrževalnih zdravil in/ali nadomeščanje z dodatnimi zdravili (Kanadsko torakalno združenje) glavni vzrok za obolevnost, smrtnost, zmanjšano kvaliteto življenja ter tudi za obisk pri zdravniku in hospitalizacijo

Vzroki za apKOPB poslabšanje vnetja okužbe dihalnih poti: 40% virusne okužbe z virusi influence, parainfluence, korona-, rinovirusi vloga bakterij? stalna kolonizacija spodnjih dihalnih poti -> vloga bakterij majhna? vendar akKOPB v korelaciji s pojavljanjem novih sevov -> vseeno določena vloga bakterij? onesnaževanje zraka, kajenje

Vzroki za apKOPB nevnetni dejavniki povečana variabilnost tonusa gladke mišičnine dihalnih poti slabo čiščenje bronhialnega sekreta zmanjšan prag za dispnejo nekomplianca pri zdravljenju kongestivna srčna odpoved pljučni embolizmi