Zmiany strukturalne i przebudowa tkanek w POChP

Zmiany strukturalne w POChP stanowią bezpośrednią konsekwencję przewlekłego stanu zapalnego i prowadzą do charakterystycznych cech patologicznych choroby. Procesy te obejmują niszczenie miąższu płucnego prowadzące do utraty elastycznego skurczu, utratę przegród pęcherzykowych i otaczających naczyń kapilarnych oraz tkanek, co przyczynia się do ograniczenia przepływu powietrza i zmniejszenia zdolności przenoszenia gazów¹.

Mechanizmy niszczenia tkanek

Głównym mechanizmem destrukcji tkanek jest aktywność metaloproteinaz macierzy (MMP), które są uwalniane przez komórki zapalne. Zwiększenie enzymów elastolitycznych, takich jak MMP, indukuje degradację macierzy pozakomórkowej i niszczenie ścian pęcherzyków płucnych². Proteazy, w tym elastaza neutrofilowa i proteinaza 3, degradują składniki tkanki łącznej, zwłaszcza elastynę, prowadząc do rozwoju rozedmy².

Elastaza, uwalniana przez makrofagi, jest odpowiedzialna za rozkład delikatnej blaszki elastycznej płuc, której elastyna jest strukturalnym składnikiem białkowym³. Mechaniczne naprężenie pęcherzyków wynikające z nadmiernego rozciągnięcia może uczynić je podatnymi na proteazy, prowadząc do niszczenia przegród pęcherzykowych i postępującej rozedmy⁴.

Rozedma płuc

Rozedma to patologicznie zdefiniowane jako trwałe powiększenie przestrzeni powietrznych dystalnie od oskrzelików końcowych, któremu towarzyszy niszczenie ścian pęcherzykowych bez oczywistego zwłóknienia⁵. Proces ten prowadzi do zmniejszonej wymiany gazowej, zmian w dynamice dróg oddechowych, które upośledzają wydechowy przepływ powietrza, oraz postępującego uwięzienia powietrza⁵.

W rozedmie wewnętrzne ściany pęcherzyków płucnych zwanych pęcherzykami zostają uszkodzone, powodując ich ostateczne pęknięcie⁶. To tworzy jedną większą przestrzeń powietrzną zamiast wielu małych i zmniejsza powierzchnię dostępną do wymiany gazowej⁶. Niszczenie delikatnych ścian i włókien elastycznych pęcherzyków prowadzi do utraty elastycznego skurczu i zmniejszenia powierzchni dostępnej dla wymiany gazowej⁶.

Przebudowa małych dróg oddechowych

Przebudowa dróg oddechowych powoduje pogrubienie nabłonka, blaszki właściwej, mięśni gładkich i przydanki dróg oddechowych o średnicy mniejszej niż 2 mm, prowadząc do postępującej utraty drożnych oskrzelików końcowych i przejściowych⁷. Odpowiedź zapalna w obwodowych drogach oddechowych może odgrywać rolę w zwłóknieniu charakteryzującym małe drogi oddechowe u pacjentów z umiarkowaną/ciężką POChP⁸.

Zwężenie dróg oddechowych występuje z powodu stanu zapalnego i następczego bliznowacenia w ich obrębie⁹. Przyczynia się to do niemożności pełnego wydechu. Największe zmniejszenie przepływu powietrza występuje podczas wydechu, ponieważ ciśnienie w klatce piersiowej kompresuje drogi oddechowe w tym czasie⁹.

Dysfunkcja rzęsek i hipersekrecja śluzu

Dysfunkcja rzęsek i zwiększenie rozmiaru i liczby komórek kubkowych prowadzą do nadmiernego wydzielania śluzu¹⁰. W przewlekłym zapaleniu oskrzeli gruczoły wyścielające większe drogi oddechowe (oskrzela) płuc powiększają się i zwiększają wydzielanie śluzu¹¹. Stan zapalny oskrzelików rozwija się i powoduje skurcz mięśni gładkich w tkance płucnej, dodatkowo utrudniając przepływ powietrza¹¹.

Dodatkowy śluz wywołany przez podrażnienie blokuje zwężone rurki jeszcze bardziej¹¹. Powstaje ciągły kaszel wynikający z próby oczyszczenia śluzu z dróg oddechowych¹¹. Ostatecznie małe drogi oddechowe w płucach stają się zwężone i zniszczone¹¹.

Utrata elastycznego skurczu

Utrata elastycznego skurczu prowadzi do zmniejszenia prędkości przepływu wydechowego, uwięzienia powietrza i zapadania się dróg oddechowych¹². Zmniejszony elastyczny skurcz, zmiany zwłóknieniowe w miąższu płucnym i zamknięcie światła dróg oddechowych przez wydzieliny, wszystko to przyczynia się do zwiększonego oporu dróg oddechowych¹⁰.

Niszczenie tkanki łącznej płuc prowadzi do rozedmy, która następnie przyczynia się do słabego przepływu powietrza i wreszcie słabej absorpcji i uwalniania gazów oddechowych⁹. W rozedmie niszczenie załączników ścian pęcherzykowych powoduje zapadanie się oskrzelików podczas wydechu, powodując utrudnienie przepływu powietrza, które jest trwałe i nieodwracalne¹¹.

Zaburzenia wymiany gazowej

Nieprawidłości w przenoszeniu gazów występują z powodu zmniejszonego przepływu powietrza/wentylacji oraz w wyniku utraty struktury pęcherzykowej i łożyska naczyniowego płucnego¹³. Niski poziom tlenu we krwi (hipoksemia) i podwyższony poziom dwutlenku węgla we krwi (hiperkapnia) wynikają z upośledzenia przenoszenia gazów i mogą pogarszać się wraz z nieuchronnym postępem choroby¹³.

Zaburzenia wymiany gazowej są spowodowane głównie przez regionalne nierówności wentylacji i perfuzji (niedopasowanie V/Q)¹⁴. Proces ten powszechnie powoduje hipoksemię, ale w bardziej zaawansowanej chorobie może również przyczyniać się do hiperkapnii i przewlekłej kwasicy oddechowej¹⁴.

Nadmuchanie płuc

Nadmuchanie może również wystąpić w POChP, prowadząc do wzrostu funkcjonalnej pojemności szczątkowej (FRC) – ilości powietrza, które pozostaje w płucach na końcu spokojnego wydechu¹⁴. Zjawisko to nazywa się dynamicznym nadmuchaniem i jest w dużej mierze odpowiedzialne za ograniczenie wysiłkowe w POChP¹⁴.

Nadmuchanie i niszczenie miąższu płucnego predysponuje pacjentów z POChP do hipoksji, szczególnie podczas aktywności¹⁰. Ograniczenie przepływu powietrza w POChP powoduje uwięzienie powietrza w płucach po pełnym wydechu, zwiększając wysiłek wymagany do oddychania¹⁵.

Zaburzenia naprawy i regeneracji

Istnieją pewne dowody wspierające koncepcję, że nieprawidłowość w syntezie i naprawie elastyny może być zaangażowana w patogenezę rozedmy⁸. POChP wiąże się również z przyspieszoną utratą funkcji płuc związaną ze starzeniem oraz nieprawidłowym mechanizmem naprawczym, który może być napędzany przez stres oksydacyjny¹⁶.

Nieubłagane uszkodzenie płuc z powodu narażenia na oksydanty, wraz z potencjalnym wyczerpaniem ochronnych odpowiedzi płuc, ostatecznie prowadzi do starzenia się płuc, ze zwiększoną ekspresją markerów starzenia komórkowego¹⁷. Ostateczny biologiczny zegar obrotu komórek jest kontrolowany przez telomerazę, która zachowuje skracanie końców chromosomów podczas każdej rundy mitozy¹⁷.

Konsekwencje naczyniowe

Przewlekła hipoksja pęcherzykowa zwiększa napięcie naczyniowe płucne, które, jeśli jest rozlane, powoduje nadciśnienie płucne i serce płucne⁴. Postępująca hipoksja powoduje pogrubienie mięśni gładkich naczyń z następczym nadciśnieniem płucnym, które jest późnym powikłaniem o złym rokowaniu¹⁰.

Nadciśnienie płucne jest późnym powikłaniem POChP i niezależnie pogarsza jej rokowanie¹⁸. W POChP liczba kapilar w ścianach pęcherzyków zmniejsza się¹⁵. Te nieprawidłowości upośledzają wymianę tlenu i dwutlenku węgla między pęcherzykami a krwią¹⁵.