Poruchy ventilace a výměny plynů v plicích Spirometrické vyšetření Ústav patologické fyziologie LF MU Respirační funkce plic • plicní ventilace • alveolární ventilace (5250 ml/min) • celková (500 x 15 = 7500) – mrtvý prostor (150 x 15 = 2250) • průtok krve plícemi • difuze plynů přes alveolo-kapilární membránu Ventilace a perfuze Ventilačně-perfuzní rovnováha Rozdělení poruch ventilace • prostá hypoventilace • CNS (úrazy, léky, otravy) • obstrukce horních dýchacích cest • restrikční poruchy • redukce funkčního parenchymu plic nebo omezení dýchacích pohybů • obstrukční poruchy • smíšené Restrikční nemoci • společná patogeneze • poškození alveolárního epitelu • zánětlivé a fibrotické změny • postihuje alveoly i intersticium • tuhá plíce, ↓ poddajnost • příznaky • dyspnoe (dušnost), tachypnoe • neproduktivní kašel • povrchové dýchání • ↑ dechová frekvence, ↓ dechový objem • PO2 snížený při zátěži • ↓ FVC Obstrukční choroby • obstrukce dýchacích cest • generalizovaná nebo lokalizovaná • omezení průchodnosti, větší odpor • mění ventilační parametry • společné mají • dušnost (dyspnoe), pískot • ↑ dechová práce • ventilačně-perfuzní nerovnováha • snížený FEV1 • nejčastější • astma, chronická bronchitida, emfyzém Astma • opakující se obstrukce dýchacích cest • reverzibilní • bronchiální hyperreaktivita • zánět • celosvětově 5 – 16 % • zhruba 335 mil. lidí • častější u chlapců a u žen • nejčastěji se objeví v dětství • dědičnost • polygenní • klasifikace • alergické, nealergické • rizikové faktory • rodinný výskyt • expozice alergenu • městské prostředí • znečištění ovzduší • kouření • infekce dýchacích cest • alergická rinitida • hypotéza hygieny Patofyziologie astmatu • zánět • degranulace žírných buněk • IgE nebo iritans • prozánětlivé mediátory • histamin, prostaglandiny, leukotrieny • chemotaktické faktory • infiltrace neutrofily, eozinofily, lymfocyty • zánět vyvolává • bronchospazmus • zvýšená permeabilita cév • edém, vazký mukus • zhoršený mukociliární transport • ztluštění stěny dých. cest • zvýšená kontraktilní odpověď bronchiálních hladkých svalů Patofyziologie astmatu • akutní hyperresponzivita a obstrukce • kontrakce bronchiálních hladkých svalů a sekrece hlenu • poškození epiteliálních buněk • neléčený zánět • remodelace dýchacích cest • obstrukce dýchacích cest • zvýšený odpor a zpomalení pohybu vzduchu • zhoršený výdech • hyperinflace • změna dýchací mechaniky • zvýšená práce „Non-TH2“ astma Fenotypy astmatu Manifestace • úplná remise • bez symptomů, dýchací funkce normální • částečná remise • bez symptomů, funkční testy abnormální • slow-onset acute asthma • hodiny až dny, pomalé zhoršování • často po infekcích, zánět dýchacích cest • akutní astmatické ataky • minuty až hodiny s rychlou progresí symptomů • během atak • dyspnoe, zvýšená dechová práce • pískání • arteriální krevní plyny • měření PEF • neproduktivní kašel • prodloužená exspirace Diagnostika a léčba • při ataku • pokles výdechové rychlosti, FEV1, FEV, FVC • FRC a celková kapacita plic zvýšená • hypoxemie • eliminace vyvolávajícího agens • farmakologická léčba • bronchodilatancia a protizánětlivá léčba Chronická obstrukční plicní nemoc (COPD) • syndrom s abnormálními výdechovými testy, které progredují a nejsou plně reverzibilní (přes léčbu) • GOLD – Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease • Tiffanyho index < 0.7 • snižuje se s věkem • zohlednění symptomů a FEV1 • spirometrie! • omezení proudění vzduchu • progresivní • abnormální zánětlivá odpověď na škodlivé částice/plyny • z větší části ireverzibilní • kvůli strukturním změnám • epidemiologie • 3. nejčastější příčina úmrtí • častější u mužů • často nediagnostikovaná • mírná obstrukce u 20 % dospělých > 40 let • příčiny/rizikové faktory • kouření • znečištění ovzduší • biomass smoke inhalation • profesionální expozice • infekce dýchacích cest v dětství • genetická predispozice • 4 stadia (GOLD) • mild (FEV1 > 80 %) • moderate (50 – 80 %) • severe (30 – 50 %) • very severe (< 50 %) Patofyziologie COPD • cigaretový kouř • přímé poškození epitelu dýchacích cest • endogenní intracelulární molekuly a DAMP • PRR (TLR2 a 4) • cytokiny (IL-1,8) • makrofágy, neutrofily, dendritické buňky • ROS, proteolytické enzymy • 3 znaky • obstrukční bronchiolitida • emfyzém • hypersekrece hlenu Fenotypy pacientů s COPD Chronická bronchitida • hypersekrece hlenu a chronický produktivní kašel trvající déle než 3 měsíce v roce min. 2 roky po sobě • etiologie • až 20x vyšší incidence u kuřáků • znečištěné ovzduší • patofyziologie • ↑ hlen, ↑ počet a velikost hlenových žlázek a gobletových buněk • silnější a vazký hlen • bakterie (H. influenzae, S. pneumoniae) • zhoršená ciliární funkce, ↓ clearance hlenu, oslabení obranných mechanizmů • zánět a ztluštění stěny bronchů • edém, zánětlivé buňky • bronchospazmus až permanentní zúžení dýchacích cest • nejprve postiženy velké dýchací cesty • hlen + hypertrofie hladkých svalů → obstrukce, příp. uzavření • air-trapping • hypoventilace, hypoxemie Chronické bronchitida • manifestace • ↓ tolerance námahy • pískot, dyspnoe • produktivní kašel • obstrukce (↓ FEV1) • hypoxemie při námaze • ↑ sputum, infekce • ↓ FVC a FEV1 • ↑ FRC a reziduální objem • ↓ ventilace, ↑ PaCO2 • polycytemie, cyanóza • diagnostika a léčba • plicní testy, krevní plyny • patologické změny jsou ireverzibilní • prevence • léčba • bronchodilatancia • expektorancia Emfyzém • trvalé zvětšení acinů s destrukcí alveolárních sept bez zjevné fibrózy • změny plicní tkáně spíše než zánět • typicky začíná v respiračních bronchiolech • primární (1 – 2 %) • deficit α1-antitrypsinu • autozomálně recesivní • homozygoti 70 – 80 % šance • u pacientů pod 40 let a u nekuřáků • sekundární • kouř, znečištění ovzduší Patofyziologie emfyzému • patofyziologie • destrukce alveolů proteázami • inhalace oxidantů (kouření) → zánět • infiltrace buňkami – cytokiny • uvolnění proteáz (elastáza) i inhibice antiproteáz (α1-antitrypsin) • destrukce sept • eliminace části kapilár, air-trapping • obtížnější expirace • případně zúžení dýchacích cest • rozdělení • centriacinární • panacinární Chronická bronchitida vs. emfyzém • pink puffers • převaha emfyzému • kolaps bronchiolů a alveolárních sept • dominuje především mrtvý prostor • dlouho bez respirační insuficience, ale nutné velké dechové úsilí k překonání mrtvého prostoru • deficience α1-antitrypsinu (vrozená či získaná – kouření) • blue bloaters • převaha chronické bronchitidy • obstrukce bronchiolů • dominuje zkrat • parciální, později globální resp. insuficience • dlouho není hyperkapnie – není dechové úsilí • těžká hypoxie – vysoký deoxyHb • většinou kuřáci Exacerbace COPD • zhoršení předchozího stabilního stavu • kašel, dyspnoe, ↑ produkce sputa • větší změna než obvyklé kolísání • dělení podle závažnosti • mírná, středně závažná, závažná • důsledky • zhoršení kvality života, urychlení progrese, ↑ riziko smrti • etiologie • většinou infekce • kouření, znečištěné ovzduší • prevence • vyhýbat se škodlivinám • očkování • pravidelná medikace Manifestace, diagnostika a terapie • dyspnoe při zátěži, později v klidu • kašel - málo • sputum – velmi málo • postižení často štíhlí • tachypnoe, prodloužený výdech • funkční plicní testy • ↓ FVC a FEV1 • ↑ FRC, RV a TLC • ↓ difuzní kapacita Klasifikace COPD Systémové manifestace a komorbidity COPD • sdílení rizikových faktorů s chronickými chorobami • př. kouření • ↑ riziko COPD, CVD, rakoviny plic, osteoporózy • nejčastější komorbidity • ICHS, diabetes, osteoporóza • deprese • systémový zánět • cytokiny • TNF-α, IL-6,8 • adipokiny • proteiny akutní fáze Další obstrukční plicní nemoci • cystická fibróza Plicní parametry • statické • TLC – celková kapacita plic • RV – reziduální objem • ERV – expirační rezervní objem • IRV – inspirační rezervní objem • FRC – funkční reziduální kapacita (ERV + RV) • VC – vitální kapacita (TLC – RV) • TV – dechový objem • dynamické • FVC – usilovná vitální kapacita • FEV1 – expirační sekundová kapacita • FEV1/FVC • FEF25-75 % - průměrná rychlost toku ve střední polovině FVC • PEF – vrcholová výdechová rychlost Funkční vyšetření plic • základní • měření vrcholové výdechové rychlosti • spirometrie (screening), křivka průtok- objem • bronchodilatační test • rozšířené • spirometrie, krevní plyny, pulzní oxymetrie • bronchokonstrikční test • speciální • nepřímo měřitelné statické plicní objemy • odpor dýchacích cest • difuzní plicní kapacita • kontraindikace • akutní onemocnění respiračního traktu • neschopnost spolupráce