© Borgis - Medycyna Rodzinna 3-4/2001, s. 129-133
Elżbieta Mazur
Rola zakażenia w patogenezie przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP)
The role of infection in COPD (Chronic Obstructive Pulmonary Disease) Pathogenesis
z Katedry i Zakładu Mikrobiologii Lekarskiej Akademii Medycznej w Lublinie
Kierownik Katedry: prof. dr hab. n. med. Maria Kozioł-Montewka
Summary
Lower respiratory tract infection can impact on the pathogenesis and the clinical course of COPD in several ways. These include the following:
1. Chronic colonization/infection of the lower respiratory tract by bacterial pathogenes induces chronic inflammatory response with lung damage („vicious circle hypothesis”)
2. Childhood lower respiratory tract infection impairs lung growth reflected in lower FEV1 in adulthood
3. Chronic infection of respiratory tissues makes the patient more sensitive to tobacco smoke or acts synergistically with it
4. Microbial antigens present in the lower airways induce hypertensitivity that enhances airway hyperreactivity.
This article summarizes current knowledge about first three mechanisms by which infection can influence COPD pathogenesis.
Przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) charakteryzuje się postępującym, w niewielkim tylko stopniu odwracalnym, ograniczeniem drożności oskrzeli, spowodowanym przewlekłym ich zapaleniem i/lub rozedmą płuc, często stwierdza się także nieswoistą nadreaktywność os-krzeli (19).
Za najważniejszy czynnik ryzyka POChP uważa się palenie tytoniu (12). Prawie 90% chorych to wieloletni palacze (14). Jednak nie u wszystkich palących papierosy rozwija się POChP – w rzeczywistości u większości z nich nie dochodzi do rozwoju choroby. Z nieznanych przyczyn na POChP zapada tylko 10-20% palących (8). Dlatego tak duże zainteresowanie budzą inne czynniki ryzyka. Zalicza się do nich: czynniki genetyczne (w tym niedobór alfa-1 antytrypsyny), nawracające zakażenia dróg oddechowych, zanieczyszczenie powietrza (w tym zanieczyszczenie środowiska pracy, bierne palenie), wiek, płeć, nadreaktywność oskrzeli, warunki socjalno-bytowe, niską wagę urodzeniową, poważne infekcje dróg oddechowych przebyte w dzieciństwie (14).
Rola zakażenia w POChP budzi kontrowersje od pięćdziesięciu lat. Dlaczego u chorych na POChP występują nawracające zakażenia dróg oddechowych? Czy infekcje są zjawiskiem pierwotnym, czy wtórnym w tej chorobie – a więc, czy to one modulują odpowiedź odpornościową, czy też rozwijają się na podłożu zmienionej odczynowości gospodarza? Powszechnie uznaje się, i jest to dobrze udokumentowane, że czynniki zakaźne wywołują zaostrzenia choroby. Ale bakterie obecne są w dolnych drogach oddechowych 50-100% chorych również w stabilnej fazie POChP (18). Co ciekawe, występują one nie tylko w dużych oskrzelach, ale również w oskrzelikach i miąższu płucnym (10). Powstaje więc kolejne pytanie: czy jest to kolonizacja, czy przewlekła infekcja? Odpowiedzi na te pytania wciąż nie są w pełni zadowalające. Niemniej jednak wyniki prac, opublikowanych w ostatnich latach, skłaniają uczonych, zajmujących się tym problemem, do przypisywania czynnikom zakaźnym roli patogenetycznej w rozwoju POChP.
Rozpatrując rolę zakażeń w patogenezie POChP, zwraca się obecnie uwagę na następujące aspekty tego problemu:
1. Przewlekła kolonizacja/infekcja dolnych dróg oddechowych, jako czynnik indukujący przewlekłą odpowiedź zapalną, uszkadzającą tkankę płucną (teoria „błędnego koła”);
2. Zakażenia dolnych dróg oddechowych, przebyte w dzieciństwie, jako czynnik uszkadzający rozwój płuc, co znajduje odbicie w niższym wskaźniku FEV1 w dorosłym życiu;
3. Przewlekłe zakażenie tkanki płucnej jako czynnik nasilający odpowiedź na dym papierosowy lub działający z nim synergistycznie;
4. Antygeny drobnoustrojów, obecne w dolnych drogach oddechowych, jako czynniki indukujące stan nadwrażliwości, który nasila nadreaktywność oskrzeli (11, 13).
Praca niniejsza omawia zagadnienia wyszczególnione w punktach 1-3.
Ad. 1. Przewlekła kolonizacja/infekcja i teoria „błędnego koła”.
W warunkach fizjologii dolne drogi oddechowe są jałowe. U chorych na POChP drobnoustroje występują w nich zarówno podczas zaostrzeń choroby, jak i w stabilnym jej okresie. Obecność bakterii w dolnych drogach oddechowych chorych w stabilnej fazie POChP określa się najczęściej mianem „kolonizacji”. Obecnie coraz więcej danych, pochodzących z prac doświadczalnych wskazuje, że jest to w istocie przewlekłe zakażenie, indukujące przewlekły odczyn zapalny (13).
Teoria „błędnego koła” została zaproponowana dla wytłumaczenia roli bakterii w patogenezie rozstrzeni oskrzeli. Uważa się, że podobne mechanizmy działają w POChP (11).
Czynniki uruchamiające „błędne koło” nie są do końca poznane. Zalicza się do nich czynniki genetyczne, palenie papierosów, choroby dróg oddechowych przebyte w dzieciństwie (2, 17). Czynniki te uszkadzają pierwszą linię obrony w drogach oddechowych, jaką jest oczyszczanie śluzowo-rzęskowe. To pozwala mikroorganizmom na dłuższe przebywanie w drogach oddechowych i na dalsze, bezpośrednie lub pośrednie, niszczenie mechanizmu oczyszczania, kolonizowanie śluzu i stymulowanie odczynu zapalnego.
Niektóre bakterie, w tym Haemophilus influenzae, Streptococcus pneumoniae i Pseudomonas aeruginosa wydzielają substancje, które uszkadzają funkcję rzęsek poprzez zwolnienie lub zaburzenie koordynacji ich ruchu, przez uszkodzenie nabłonka rzęskowego lub poprzez oba mechanizmy (2, 17). Do substancji takich należy na przykład pneumolizyna, toksyna białkowa, wydzielana przez Streptococcus pneumoniae. Cały szereg toksyn wydzielają również szczepy Pseudomonas aeruginosa. Uszkodzenie mechanizmu oczyszczania sprawia, że organizm gospodarza nie jest w stanie wyeliminować patogenów, a to z kolei powoduje przejście zapalenia w stan przewlekły. Podwyższona przepuszczalność nabłonków i śródbłonków, obserwowana u chorych na POChP, również może być, po części, powodowana działaniem produktów bakteryjnych. Rozrywanie połączeń komórek nabłonka ułatwia penetrację w głąb tkanki i toruje drogę kolejnym infekcjom, w ten sposób „błędne koło” zamyka się (ryc. 1). Strategia mikroorganizmów polega więc na tym, że początkowo bezpośrednio uszkadzają one drogi oddechowe gospodarza, a następnie wywołują przewlekły odczyn zapalny, charakteryzujący się obecnością nacieków neutrofilowych w tkance płucnej. Aktywowane neutrofile, naciekające tkankę płuc, wydzielają defensyny – peptydy o właściwościach przeciwbakteryjnych i cytotoksycznych. Okazało się, że stymulują one swoistą adhezję Haemophilus influenzae do komórek nabłonka dróg oddechowych, co jest pierwszym krokiem do rozwinięcia się infekcji na powierzchni błony śluzowej oskrzeli. Wynika stąd, że nawet jeśli mamy początkowo do czynienia ze stanem kolonizacji, to nasilający się odczyn zapalny przekształca ją w stan zakażenia. Interakcja defensyn z komórkami nabłonka dróg oddechowych natomiast, powoduje ich aktywację i rozpoczęcie produkcji interleukiny-8 (IL-8) (4, 6). Cytokina ta jest czynnikiem chemotaktycznym neutrofili, odpowiedzialnym za ich nieustający napływ do dróg oddechowych.
Ryc. 1. Hipoteza „błędnego koła”, dotycząca roli zakażenia bakteryjnego w POChP Wg T.F. Murphy i wsp. (11). Reprodukowane w polskiej wersji językowej za zgodą pierwszego autora.
Migracja neutrofili odbywa się więc początkowo pod wpływem czynników chemotaktycznych wydzielanych przez mikroorganizmy, ale z upływem czasu staje się ona zależna od czynników chemotaktycznych gospodarza, głównie od IL-8. Końcowym efektem tych wielostronnych oddziaływań produktów metabolizmu bakterii i odpowiedzi zapalnej gospodarza może być:
a) zwiększona produkcja śluzu w dużych oskrzelach, charakterystyczna dla przewlekłego zapalenia os-krzeli,
b) pogrubienie i włóknienie małych oskrzeli i oskrzelików, co doprowadza do postępującej ich obturacji,
c) podwyższenie poziomu enzymów elastolitycznych i proteolitycznych w miąższu płuc, co prowadzi do rozwoju rozedmy (13, 17).
Ad. 2. Zakażenia dolnych dróg oddechowych przebyte w dzieciństwie.
Dane epidemiologiczne, pochodzące z lat osiemdziesiątych, wskazują, że ostre zakażenia dolnych dróg oddechowych w dzieciństwie są znaczącym czynnikiem ryzyka rozwoju POChP (3). Działające następnie czynniki środowiskowe, takie jak palenie papierosów i zanieczyszczenie środowiska, mogą na przestrzeni lat powodować progresję tych niewielkich uszkodzeń w kierunku POChP (1).
Cztery programy badawcze, prowadzone w latach 1991-1998 na dużych grupach dorosłych, co do których istniały udokumentowane dane o przebyciu zakażeń dolnych dróg oddechowych (zapalenie os-krzeli, zapalenie płuc lub krztusiec) w wieku poniżej 14 lat, wykazały niższy wskaźnik FEV1, a często również FVC w grupach badanych, w porównaniu z resztą populacji (13). Ponieważ obniżenie FEV1 było rzędu 102-390 ml, wydaje się mało prawdopodobne, aby mogło być, jako jedyny czynnik, odpowiedzialne za rozwinięcie się w przyszłości objawowej choroby płuc, jaką jest POChP. Sądzi się jednak, że może ono sprawić, że dana osoba będzie bardziej wrażliwa na działanie innych czynników, uszkadzających tkankę płucną, takich jak na przykład dym papierosowy.
Chociaż związek zakażeń dolnych dróg oddechowych w dzieciństwie ze zmianami w płucach w wieku dorosłym jest dobrze udokumentowany, wciąż pozostaje otwarte pytanie, czy ma on charakter przyczynowo-skutkowy, to znaczy czy proces infekcyjny uszkadza wrażliwą tkankę płucną w okresie jej szybkiego wzrostu i dojrzewania we wczesnym dzieciństwie. Gdyby tak było, to zakażenie mogłoby spowodować zmiany w tkance płucnej tylko w pierwszych dwóch latach życia, a nie w późniejszym dzieciństwie. W cytowanych pracach takiego związku nie wykazano. Nie ustalono również czynnika zakaźnego, wywołującego zakażenia. Starsze publikacje podkreślają związek zakażeń wirusowych dolnych dróg oddechowych, przebytych przed ukończeniem drugiego roku życia, z przetrwałymi zmianami w układzie oddechowym (11).
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
24 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
59 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
119 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. Burrows B. et al.: The „horse-racing-effect” and predicting decline in forced expiratory volume in one second from screening spirometry. Am. Rev. Respir. Dis., 1987, 135:788-793. 2. Cole P.: The damaging role of bacteria in chronic lung infection. J.A.C. 1997, 40, Suppl. A:5-10. 3. Gold D.R. et al.: Acute lower respiratory illness in childhood as a predictor of lung function and chronic respiratory symptoms. Am. Rev. Respir. Dis., 1989, 140:877-884. 4. Gorter A.D. et al.: Stimulation of the adherence of Haemophilus influenzae to human lung epithelial cells by antimicrobial neutrophil defensins. J. Infect. Dis., 1998, 178: 1067-1074. 5. Hertzen von L.C.: Chlamydia pneumoniae and its role in chronic obstructive pulmonary disease. Ann. Med., 1998, 30:27-37. 6. Hiemstra P.S. et al.: Neutrophil serine poteinases and defensins in chronic obstructive pulmonary disease: effects on pulmonary epithelium. Eur. Respir. J., 1998, 12:1200-1208. 7. Laurila A. et al.: Chlamydia pneumoniae and chronic lung diseases. Scand. J. Infect. Dis., 1997, Supl. 104:34-36. 8. Mak V.: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD). The UK perspective. Priory Lodge Education Limited 1997. 9. Mazur E. i wsp.: Przewlekła infekcja Chlamydia pneumoniae u chorych na przewlekłą obturacyjną chorobę płuc. Pneumonol. Alergol. Pol. 2000, 68, 5-6:261-264. 10. Monso E. et al.: Bacterial infection in chronic obstructive pulmonary disease. A study of stable and exacerbated outpatients using the protected specimen brush. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 1995, 152:1316-1320. 11. Murphy T.F., Sethi S.: Bacterial infection in chronic obstructive pulmonary disease. Am. Rev. Respir. Dis., 1992, 146:1067-1083. 12. Senior R.M., Anthonisen N.R.: Chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1998, 157:139-147. 13. Sethi S.: Bacterial infection and the pathogenesis of COPD. Chest 2000, 117:286-291. 14. Snider G.L.: Chronic obstructive pulmonary disease: risk factors, pathophysiology, and pathogenesis. Ann. Rev. Med. 1989, 40:411-429. 15. Theegarten D. et al.: Does Chlamydia pneumoniae infection play a key role in pathogenesis of pulmonary emphysema? Proceedings Four Meeting of the European Society for Chlamydia Research. Helsinki, Finland, August 20-23, 2000, 319. 16. Theegarten D. et al.: The role of chlamydia in the pathogenesis of pulmonary emphysema. Electron microscopy and immunofluorescence reveal corresponding findings as in atherosclerosis. Virchows Arch. 2000, 437:190-193. 17. Wilson R. et al.: The effects of bacterial products on airway cells and their function. Am. J. Respir. Crit. Care Med., 1996, 154:197-201. 18. Zalacain R. et al.: Predisposing factors to bacterial colonization in chronic obstructive pulmonary disease. Eur. Respir. J. 1999, 13:343-348. 19. Zalecenia Polskiego Towarzystwa Ftizjopulmonologicznego rozpoznawania i leczenia przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP). Pneumonologia i Alergologia Polska 1997, 65, Suppl. 2:1-24. 20. Zieliński J. i wsp.: Przewlekła obturacyjna choroba płuc, Wyd. Lek. PZWL, Warszawa 1998.
