Неотложная помощь при острой астме у взрослых: патофизиология заболевания
Астма — это часто встречающееся хроническое заболевание- в США ею страдают почти 9 млн человек. Хотя заболевание чаще наблюдается у детей и молодых взрослых, его симптомы могут появиться в любом возрасте. Астма, возникающая в детстве, нередко исчезает с возрастом- заболевание же, начинающееся у взрослых, обычно сохраняется и имеет упорное течение. Несмотря на хронический характер, клиническое течение заболевания весьма вариабельно- только у меньшинства больных регистрируется инвалидизация.
Хотя астму очень трудно определить кратко, изложение ряда ключевых концепций помогает пониманию сути этого заболевания. Бронхиальная астма в отличие от других обструктивных заболеваний легких определяется скорее с патофизиологических, нежели анатомических или клинических позиций. Она характеризуется обратимой обструкцией воздушного потока, которая связана с состоянием повышенной реактивности трахеобронхиального дерева в отношении множества различных раздражителей (но действующих на нормальный организм).
Именно это состояние повышенной реактивности, проявляющееся широко распространенным бронхоспазмом, отражает состояние бронхиальной гиперреактивности- данная концепция будет обсуждаться позднее. Бронхоспазм, характерный для приступа острой астмы, имеет, как правило, обратимый характер- он проходит спонтанно или в результате лечения (через несколько минут или часов).
В пределах спектра хронических обструктивных заболеваний легких астма может существовать в относительно чистой форме или сосуществует с хроническим бронхитом, эмфиземой легких и бронхоэктазами в самых различных комбинациях. В любом случае в качестве основных жалоб больных отмечаются одышка, кашель и свистящее дыхание. Характер обструкции воздушного потока значительно варьирует в зависимости от частоты астматических приступов и состояния дыхательных путей между острыми эпизодами. Астма может возникнуть спорадически или же проявляется как хроническая обструкция дыхательных путей с эпизодами обострения.
Классификация
Различные формы астмы традиционно классифицируются как "внешние" или "внутренние". Так называемая внешняя астма, имеющая аллергическое или иммунологическое происхождение, часто наблюдается у атопических индивидуумов. Под атопией понимают генетическую предрасположенность к немедленной реакции (с образованием волдыря крапивницы или появлением гиперемии) на кожные тесты с различными антигенами, на которые нормальный индивидуум не реагирует.
Атопические больные обычно довольно молоды, нередко с анамнезом аллергических ринитов и повышенным сывороточным уровнем IgE. Так называемая внутренняя астма имеет место там, где не удается идентифицировать внешние причинные факторы. Такие больные, как правило, значительно старше, они не атопичны- их заболевание чаще имеет хроническое течение.
Эта старая классификация сегодня утратила прежнее значение, так как концепция заболевания вышла далеко за рамки упрощенного дихотомического деления астмы. Более глубокое понимание сложных механизмов бронхоспазма позволяет рассматривать астму как состояние бронхиальной гиперреактивности с множеством потенциальных "триггеров" (табл. 1). Иммунологический ответ (аллергическая реакция I типа, или немедленная гиперсенситивность), опосредованный IgE, является лишь одним из триггеров, который может иметь место у атопического индивидуума (как классическая "внешняя" астма), а также у неатопичесних больных.
Таблица 1. Провоцирование астматической реакции (триггеры)
|
Кроме того, в исследованиях, проведенных в последние годы, установлено огромное (и все возрастающее) количество агентов, вызывающих астму либо посредством иммунологических механизмов, либо путем прямого раздражающего действия. Профессиональная астма оказалась значительной нозологической единицей. Фактически установлено, что у 5—10 % лиц, страдающих астмой (атопической и неатопической), имеются существенные триггеры на производстве (или каком-либо другом рабочем месте).
Ввиду многообразия форм профессиональной астмы точная диагностика заболевания может вызывать определенные трудности: реакция на раздражитель может быть немедленной или отсроченной на 4—6 ч после экспозиции, а иногда и повторяющейся через каждые 24 ч (часто по утрам).
Патофизиология
Быстро проходящая обструкция воздушного потока, которая характерна для астмы, обусловлена главным образом сокращением гладкой мускулатуры бронхов. Однако, помимо аномалий контроля гладкой мускулатуры дыхательных путей, астматический приступ часто сопровождается гиперсекрецией бронхиальной слизи и воспалительными изменениями в бронхиальной стенке- оба процесса приводят к отеку слизистой оболочки бронхов.
Таким образом, увеличение сопротивления воздушному потоку в дыхательных путях, которое наблюдается у астматика, обычно предполагает трехкомпонентный ответ. В то время как основные терапевтические мероприятия обычно бывают направлены на фармакологическое воздействие на гладкие мышцы дыхательных путей, важно не забывать и о физиологическом ухудшении, вызываемом гиперпродукцией слизи и отеком слизистой оболочки.
Спазм бронхиальных мышц может быть ликвидирован в течение нескольких минут, обструкция же воздушного потока вследствие закупорки слизистой пробкой и воспалительных изменений в бронхиальной стенке не устраняется в течение многих дней или недель. Клиницист должен понимать, что отсутствие быстрого терапевтического эффекта при остром астматическом приступе четко свидетельствует об участии всех трех вышеназванных механизмов.
Кроме того, следует помнить, что закупорка мелких бронхов слизистыми пробками может привести к образованию ателектазов, инфекционному бронхиту и пневмониту с последующим ухудшением газообмена. Синдромы аллергического бронхопульмонального аспергиллеза и мукоидной закупорки бронхов свидетельствуют о потенциальных осложнениях, связанных с гиперсекрецией слизи и ухудшением мукоцилиарного клиренса, которые наблюдаются у некоторых астматиков.
Бронхиальная гиперреактивность
Сущностью астматического,состояния является бронхиальная гиперреактивность — чрезвычайная чувствительность дыхательных путей к многочисленным раздражителям (физиологическим, химическим и фармакологическим)- она приводит к большей степени бронхоконстрикции, чем это наблюдается у нормальных индивидуумов. Таким образом, бронхиальная гиперреактивность у астматиков является резко увеличенной ответной реакцией — крайней раздражимостью гладкой мускулатуры дыхательных путей по отношению к таким стимулам, как физическая нагрузка, холодный воздух, пыль, раздражающие вещества во вдыхаемом воздухе (дым, атмосферные поллютанты), вдыхаемые антигены, гистамин, серотонин, брадикинин и различные холинергические агонисты.
И хотя причина бронхиальной гиперреактивности не совсем ясна, для ее объяснения предложено немало теорий (табл. 2). Во всяком случае необходимо выяснить роль вегетативной нервной системы в регулировании состояния гладкой мускулатуры дыхательных путей, так как именно эти взаимоотношения важны для разработки рациональных фармакологических подходов при купировании приступов острой астмы.
Таблица 2. Постулируемые механизмы бронхиальной гиперреактивности при астме
- Уменьшение базального калибра дыхательных путей - Патологические изменения в гладких мышцах бронхов (гипертрофия, гиперплазия) - Увеличение количества тучных клеток - Увеличение синтеза медиаторов - Снижение порога чувствительности рецепторов - Повреждение эпителиальных клеток дыхательных путей (облегчение доступа раздражающего агента к субэпителиальным возбудимым рецепторам) - Изменения или дисбаланс в регуляции вегетативной нервной системы:
|
Парасимпатическая нервная система (ПСНС) имеет многочисленные вагусные эфферентные волокна, оканчивающиеся в гладкой мускулатуре дыхательных путей. Стимуляция блуждающего нерва (вагуса) приводит к высвобождению ацетилхолина на постганглионарных нервных окончаниях, что вызывает бронхоспазм. В нормальных условиях отмечается некоторое преобладание влияния ПСНС главным образом в крупных, центральных двигательных путях (дыхательные пути основной резистентности). Эта тоническая холинергическая активность обусловливает исходный тонус гладкой мускулатуры бронхов, который при угасании вызывает расширение бронхов.
Сильные эмоции могут приводить к значительной нервной импульсации, исходящей из ЦНС и направленной на гладкую мускулатуру дыхательных путей (проходя по вагусным эфферентным путям), в результате чего возникает бронхоспазм. Кроме того, парасимпатическая стимуляция в эфферентном колене рефлекторной бронхоконстрикции возможна вследствие поступления афферентной стимуляции, исходящей из назофаринкса, гортани, трахеи и других дыхательных путей.
Субэпителиальные возбудимые рецепторы вышеуказанной локализации могут стимулироваться механическим давлением, пылью, химическими раздражителями и некоторыми препаратами. Повреждение эпителия дыхательных путей развивает тесные межклеточные соединения, увеличивает экспозицию субэпителиальных возбудимых рецепторов и тучных клеток и сенсибилизирует рецепторы. Повышенная проницаемость дыхательных путей считается одним из возможных механизмов бронхиальной гиперреактивности.
По сравнению с ПСНС симпатическая нервная система (СНС) весьма негусто иннервирует гладкую мускулатуру дыхательных путей, ограничиваясь мелкими дыхательными путями. Роль СНС в поддержании тонуса гладкой мускулатуры дыхательных путей представляется незначительной. Ее прямое влияние гораздо слабее, чем воздействие циркулирующих катехоламинов. Бета-адренергическая стимуляция вызывает расширение бронхов на периферии легких в большей степени, чем в центральных дыхательных путях, тогда как альфа-адренергическая стимуляция может вызывать бронхоконстрикцию.
Недавно был открыт третий компонент вегетативной нервной системы. Эти нервные волокна предположительно проходят к дыхательным путям вместе с веточками блуждающего нерва, но трансмиттер(ы) пока не удалось идентифицировать. Эта неадренергическая (пуринергическая) ингибиторная система не допускает констрикции гладкой мускулатуры бронхов, вероятно, являясь антагонистом парасимпатической нервной системы.
Механизмы бронхоспазма
Физиологические реакции в клетках-мишенях у астматиков (бронхиальные гладкомышечные клетки, тучные клетки, секреторные клетки слизистых желез, клетки блуждающего нерва и воспалительные клетки) являются кальцийзависимыми, т. е. активизация этих клеток требует мобилизации свободных ионов кальция с их трансмембранным передвижением по направлению к межклеточному цитоплазматическому матриксу. Независимо от инициирующего стимула оказывается, что ток ионов кальция представляет конечный общий путь для клеточного ответа.
Факторы, способные запустить астматическую реакцию, весьма многочисленны, известных же механизмов бронхоспазма сравнительно немного. Наиболее известным из них (но отнюдь не превалирующим) является иммунологическая реакция. В реакции немедленной гиперсенситивности (I тип аллергической реакции) принимают участие IgE-антитела, прикрепленные к поверхности многочисленных тучных клеток (рассеянных по пучкам гладкой мускулатуры, в подслизистом слое дыхательных путей и в прилегающих к этому слою железах).
При экспозиции специфического антигена возникает бивалентная перекрестная реакция, что приводит к дегрануляции тучных клеток. Высвобождаются уже сформированные медиаторы (гистамин, эозинофильные хемотаксические факторы анафилаксии, нейтрофильные хемотаксические факторы, серотонин и др.)- другие же медиаторы быстро синтезируются и затем высвобождаются (лейкотриены, простагландины, тромбоксаны, фактор, активирующий тромбоциты).
Медиаторы действуют непосредственно на гладкую мускулатуру дыхательных путей, вызывая бронхоконстрикцию. Кроме того, усугубляя воспаление и увеличивая сосудистую проницаемость, медиаторы могут вызвать отек слизистой оболочки и, следовательно, еще большую обструкцию воздушного потока. Они могут также усиливать бронхоспазм непрямым путем, стимулируя субэпителиальные возбудимые рецепторы и создавая опосредованный вагусом рефлекторный ответ.
Вегетативная нервная система может непосредственно вызывать сокращение гладкой мускулатуры бронхов. Холинергический невральный выход (из центральной нервной системы или как часть рефлекторного ответа возбудимых рецепторов) вызывает бронхоконстрикцию. Бронхоспазм может быть и результатом дисбаланса в регуляции вегетативной нервной системы (ослабление бета-адренергической стимуляции, усиление альфа-адренергической стимуляции или уменьшение пуринергической стимуляции).
Видео: Сердечная недостаточность
Сравнительно недавно был выяснен механизм бронхоспазма, индуцируемого физической нагрузкой. Гипервентиляция большими объемами холодного, сухого воздуха способствует охлаждению дыхательных путей, что и запускает бронхоспастическую реакцию. Вызываемая физической нагрузкой потеря тепла слизистой оболочкой дыхательных путей, по-видимому, способствует высвобождению медиаторов, поскольку ответ (бронхоспазм) наиболее воспроизводимо блокируется предварительным введением динатрия-хромогликата, ингибитора дегрануляции тучных клеток.
У некоторых астматиков бронхоконстрикция может быть вызвана медикаментами, ингибирующими циклооксигеназу (например, ацетилсалициловой кислотой и нестероидными противовоспалительными препаратами). Предполагаемый здесь механизм включает изменение метаболизма арахидоновой кислоты по липоксигеназному пути с образованием большего количества лейкотриенов. Лейкотриены (некогда известные как медленно реагирующая субстанция анафилаксии) включает в себя целую группу взаимосвязанных соединений, являющихся мощными бронхоконстрикторами.
Последствия обструкции дыхательных путей
Патофизиологические последствия обструкции воздушного потока перечислены в табл. 3. Начальной аномалией является повышение сопротивления в дыхательных путях, что обусловлено сочетанием бронхоконстрикции, отека слизистой оболочки и гиперсекреции слизи. Эти состояния приводят к снижению максимальной скорости воздушного потока на выдохе, что лучше всего определяется при объективной оценке легочной функции (измерение дыхательных объемов).
Таблица 3. Патофизиологические последствия обструкции воздушного потока
Видео: Бронхиальная астма
|
С прогрессированием нарушения экспираторной фазы вентиляции выдыхается неполный дыхательный объем и воздух задерживается в легких.
Этот процесс, отражающийся увеличением остаточного объема и функциональной остаточной емкости легких, оказывает как положительное, так и отрицательное влияние на легочную механику. Задержка (накопление) воздуха в легких имеет тенденцию к поддержанию дыхательных путей в проходимом состоянии за счет предельного воздействия на них, что снижает их сопротивляемость. Однако увеличение остаточного объема способствует расположению диафрагмы в механически невыгодной позиции и (для всех дыхательных мышц) увеличивает эластическую работу дыхания.
Повышение сопротивляемости дыхательных путей в сочетании с задержкой воздуха вызывает увеличение давления в дыхательных путях, что может привести к баротравме (развитие подкожной эмфиземы, пневмомедиастинума или пневмоторакса) и нарушению сердечной деятельности посредством ряда механизмов.
Острый астматический приступ также обусловливает неравномерное распределение вентиляции, что в свою очередь приводит к вентиляционно-перфузионному дисбалансу. В то время как гиперкарбия наблюдается лишь в крайне тяжелых случаях, гипоксемия встречается довольно часто. Усугубление гипоксемии, как было показано, происходит на ранних стадиях лечения острой астмы- этот эффект связывают с вазоактивной природой бета-адренергических бронходилататоров (способствующих увеличению перфузии плохо вентилируемых участков легких).
Поскольку большинство астматиков на начальном этапе лечения получают дополнительный кислород, описанное выше последствие не является клинически значимым.
Во время острых приступов астмы сочетание повышенной резистентности дыхательных путей, повышенной респираторной возбудимости и задержки воздуха в легких создает повышенную нагрузку для дыхательных мышц. Усиленные сокращения этих мышц (во время вдоха и, по неизвестным причинам, во время выдоха) и увеличенная в целом работа дыхания способствуют появлению у больного ощущения диспноэ.
Теперь уже хорошо известно, что дыхательные мышцы могут утомляться. Когда энергетическое снабжение этих мышц снижается и не соответствует их потребностям, возникает молочно-кислый ацидоз с последующим выраженным расстройством вентиляции. Когда основные дыхательные мышцы, правая и левая диафрагма, начинают уставать, дополнительные дыхательные мышцы принимают на себя большую часть работы. Сокращение грудино-ключично-сосцевидных мышц (добавочные мышцы шеи) тесно коррелирует с тяжестью астмы и обычно не наблюдается до тех пор, пока FEV, не упадет ниже 1,0 л.
С тяжелой астмой ассоциируется парадоксальный пульс (> 20 мм рт.ст.). Для его объяснения был предложен двойственный механизм, связанный с чрезмерными колебаниями отрицательного внутригрудного давления. Во время усиленной работы дыхания избыточное отрицательное внугригрудное давление увеличивает постнагрузку левого желудочка и ускоряет венозный возврат к правому сердцу, сдвигая межжелудочковую перегородку и еще больше нарушая выброс крови из левого желудочка. Суммарным эффектом является временное снижение минутного объема и систолического артериального давления.
С. Шерман
Неотложная помощь при астме, бронхиолите и бронхолегочной дисплазии у детей: этиология
Величина альвеолярной вентиляции. Функции дыхательных путей
Сокращение бронхиол. Слизистая бронхов и очищение дыхательных путей
Дифференциальная диагностика бронхиальной астмы у детей
Клиника бронхиальной астмы у детей. Проявления детской астмы
Механизмы развития бронхиальной астмы. Патогенез
Бронхиальная астма у детей. Причины
Бронхиальная астма. Патогенез
Сопротивление дыхательных путей. Сопротивление легких. Воздушный поток. Ламинарный поток. Турбулентный поток.
Зависимость «поток—объем» в легких. Давление в дыхательных путях при выдохе.
Механорецепторы. Механорецепторный контроль дыхания. Рецепторы легких. Рецепторы реулирующие дыхание.
В сша одобрен прибор niox mino® для мониторинга астмы
Бронхоспазм, симптомы, лечение, причины, признаки
Нарушения биомеханики дыхания