Patogeneza wrodzonej przepukliny przeponowej – mechanizmy rozwoju

Wrodzona przepuklina przeponowa powstaje w wyniku złożonych zaburzeń rozwoju embryonalnego, które prowadzą do niepełnego zamknięcia przepony i charakterystycznych zmian patofizjologicznych¹. Podstawowym mechanizmem patogenetycznym jest nieprawidłowy rozwój struktur przeponowych, który następuje we wczesnym okresie ciąży i skutkuje przemieszczeniem narządów jamy brzusznej do klatki piersiowej².

Zaburzenia rozwoju embryonalnego przepony

Rozwój przepony ludzkiej to skomplikowany proces obejmujący interakcje wielu typów komórek i tkanek, który pozostaje nie w pełni poznany³. Prekursory przepony zaczynają się formować w czwartym tygodniu ciąży. Historycznie uważano, że przepona rozwija się z fuzji czterech składników embryonalnych: z przodu przez przegrodę poprzeczną (septum transversum), grzbietowo-boczne przez fałdy opłucno-otrzewnowe, grzbietowo przez odnogi z krezki przełykowej oraz z tyłu przez mezodermę ściany ciała³.

Według tej teorii, gdy zarodek zaczyna się formować, przegroda poprzeczna migruje w kierunku grzbietowym i oddziela jamę opłucno-osierdziową od jamy otrzewnowej. W tym momencie jamy opłucnowa i otrzewnowa nadal się komunikują. Przegroda poprzeczna oddziałuje z fałdem opłucno-otrzewnowym i tkanką mezodermalną otaczającą rozwijający się przełyk oraz inne struktury jelita przedniego, co skutkuje formowaniem pierwotnych struktur przeponowych³.

Mechanizmy powstawania defektu przeponowego

Współcześnie proponuje się kilka teorii wyjaśniających mechanizmy powstawania wrodzonej przepukliny przeponowej. Jedna z teorii sugeruje, że defekt powstaje na skutek niepowodzenia muskularyzacji przyszłej przepony przed całkowitym zamknięciem kanału⁵. Nieadekwatne zamknięcie kanału opłucno-otrzewnowego umożliwia narządom jamy brzusznej wejście do jamy klatki piersiowej, gdy powracają z zewnątrzembryonalnego celomu⁵.

Alternatywna teoria sugeruje, że pierwotnym zaburzeniem może być nieprawidłowy rozwój płuc, który powoduje defekt przeponowy⁵. Według tej teorii zaburzenia w formowaniu pączka płucnego następnie upośledzają rozwój płyty mezenchymalnej pozawątrobowej i skutkują niepowodzeniem fuzji lub muskularyzacji przepony⁵.

Najnowsze badania wskazują na kluczową rolę fałdów opłucno-otrzewnowych i specyficznej podgrupy fibroblastów tkanki łącznej mięśniowej pochodzących z tych fałdów w rozwoju wrodzonej przepukliny przeponowej⁶. Przez zastosowanie genetyki myszy zidentyfikowano fałdy opłucno-otrzewnowe jako źródło ścięgna centralnego, tkanki łącznej mięśniowej i fibroblastów tkanki łącznej mięśniowej. Migracja tych komórek kontroluje morfogenezę przepony⁶ Zobacz więcej: Rozwój embryonalny przepony i mechanizmy powstawania defektów.

Rola czynników genetycznych i środowiskowych

Etiologia wrodzonej przepukliny przeponowej pozostaje w dużej mierze niejasna i obecnie uważa się ją za wieloczynnikową². Większość przypadków ma izolowany defekt przeponowy prezentujący się hipoplazją płuc i przetrwałym nadciśnieniem płucnym noworodka. Uważa się ogólnie, że dwa główne czynniki przyczyniające się do rozwoju tej wady to czynniki genetyczne i środowiskowe⁷.

Około 30-40% przypadków wrodzonej przepukliny przeponowej ma identyfikowalną przyczynę genetyczną⁷. Z tej liczby defekty chromosomowe stanowią około 10% przypadków, a mutacje de novo stanowią 10-22% przypadków. Badania genetyczne, wspierane przez modele komputerowe stworzone we współpracy z bioinżynierami, pokazują, że wrodzona przepuklina przeponowa rozwija się tylko wtedy, gdy słabszy region tkanki łącznej jest otoczony przez silniejszą tkankę mięśniową⁸ Zobacz więcej: Czynniki genetyczne i środowiskowe w rozwoju przepukliny przeponowej.

Konsekwencje patofizjologiczne defektu przeponowego

Przemieszczenie narządów jamy brzusznej podczas krytycznych etapów rozwoju płuc skutkuje znacznie zmniejszonym rozgałęzianiem oskrzeli, powierzchnią pęcherzykową i unaczynieniem płucnym – charakterystycznymi zmianami patologicznymi w hipoplazji płuc¹⁰. W wyniku ograniczonej przestrzeni wewnątrzklatki piersiowej, spowodowanej przemieszczeniem narządów, rozwija się hipoplazja płuc⁵.

Hipoplazja płuc występuje po stronie ipsilateralnej do przemieszczenia, przy czym strona kontralateralna jest dotknięta w zmiennym stopniu¹¹. Całkowite łożysko naczyniowe płucne jest zmniejszone z mniejszą liczbą naczyń na jednostkę płuca. Ponadto widoczne jest przebudowanie naczyń płucnych z hiperplazją warstwy środkowej i obwodowym rozszerzeniem warstwy mięśniowej do małych tętniczek¹¹.

Nieprawidłowy rozwój mięśni gładkich naczyń to kolejna charakterystyczna cecha związana z wrodzoną przepukliną przeponową. Specyficznie, przerost mięśni gładkich tętnic płucnych skutkuje zwiększonym oporem tętnic płucnych i w konsekwencji nadciśnieniem płucnym¹⁰. Zmieniona reaktywność naczyń płucnych i patologiczne przebudowanie naczyń, wtórne do zmniejszenia wielkości płuc i zmian w mikroarchitekturze płucnej, są centralne dla patofizjologii nadciśnienia płucnego związanego z wrodzoną przepukliną przeponową¹².

Główne mechanizmy patofizjologiczne

Główna patofizjologia leżąca u podstaw wrodzonej przepukliny przeponowej wydaje się być kombinacją niedojrzałości i hipoplazji płuc, która prowadzi do przetrwałego nadciśnienia płucnego noworodka¹¹. Może to być dodatkowo pogorszone przez niedorozwój lewej komory i przerost prawej komory, skutkujący dysfunkcją komór¹¹.

Niezależnie od przyczyny, hipoplazja płuc, nieprawidłowa reaktywność naczyń płucnych i nadciśnienie płucne są głównymi czynnikami przyczyniającymi się do zachorowalności i śmiertelności związanej z wrodzoną przepukliną przeponową¹. Zespolenie niskiego rzutu komory i nadciśnienia płucnego prowadzi do niedotlenienia, kwasicy oddechowej i metabolicznej, hipotensji systemowej i wstrząsu¹².

Charakterystyka hipoplazji płuc w wrodzonej przepuklinie przeponowej obejmuje pogrubione ściany pęcherzyków płucnych, wzrost tkanki śródmiąższowej, zmniejszone przestrzenie powietrzne pęcherzyków i zmniejszoną powierzchnię wymiany gazowej¹³. Te zmiany morfologiczne bezpośrednio przekładają się na problemy kliniczne, z którymi borykają się dzieci z tą wadą wrodzoną.