Fiziopatologia respiraiei

Capitolul 1

Fericit cel ce poate aflacauza tuturor lucrurilor.

Lucreiu

FIZIOPATOLOGIA SISTEMULUI RESPIRATOR

Respiraia include un ansamblu de procese prin care n final se asigur oxigenul necesar celulelor. Acestea sunt reprezentate de :

Respiraia pulmonar, care const n preluarea oxigenului din aerul atmosferic i eliminarea bioxidului de carbon. Este realizat prin ventilaia pulmonar;

Transportul gazelor respiratorii de ctre snge, respectiv a oxigenului de la plmn la esuturi i a bioxidului de carbon de la esuturi la plmn;

Respiraia tisular, care cuprinde toate procesele de oxidare de la nivelul celulelor unde este consumat oxigenul i se produce CO2.

Funcia respiratorie poate fi tulburat prin afectarea diverselor nivele de funcionare: activitatea centrilor respiratori, schimbul de gaze la nivel pulmonar, transportul gazelor prin snge sau schimbul tisular.

REGLAREA RESPIRAIEI

Centrii respiratoriAlternana inspir expir este asigurat prin comanda motorie

ciclic plecat de la o populaie neuronal situat n regiunea bulbo protuberenial. Aceti neuroni prezint o activitate spontan, puternic modulat de aferenele provenite din teritoriul senzitiv vagal i din zonele chemoreceptoare centrale sau periferice. Neuronii respiratori bulbari sunt incapabili s asigure singuri un regim ventilator normal. Dup supresia lor selectiv de ctre formaiunile nervoase suprabulbare i de aferenele vagale, aciunea lor se limiteaz la ntreinerea unei ventilaii neregulate, ntrerupt de pauze i de micri inspiratorii brute i ample (gasp - uri).

Aferenele vagale reprezint, n condiii normale, principalul factor reglator de alternan ventilatorie, ele fiind stimulate prin inflaia pulmonar inspiratorie, respectiv a receptorilor de ntindere situai n peretele arborelui bronic. Aceasta are ca rezultat o transmitere centripet de impulsuri, care determin un anumit volum de descrcare, o inhibiie a comenzii inspiratorii, permind trecerea la expir.

- 11 -

Fiziopatologia respiraiei

Reglarea debitului ventilator

Aceasta se bazeaz pe integrarea permanent a mesajelor venite de la receptorii sensibili la modificrile fizico chimice din mediul intern i n mod ocazional pe aciunea aferenelor venite de la mecanoreceptorii musculari i articulari.

1. Chemoreceptorii centrali , situai pe faa ventral a trunchiului cerebral, n apropierea neuronilor respiratori bulbari, rspund la dou feluri de stimuli:- creterea presiunii pariale a CO2 n sngele arterial, care perfuzeaz trunchiul cerebral (stimul hipercapnic);- creterea concentraiei ionilor de H+ n lichidul cefalorahidian i interstiial din esutul cerebral. Acest al doilea parametru poate fi direct corelat cu tulburrile care survin n balana acido bazic (acidoza respiratorie i metabolic). Structurile chemoreceptorilor centrali nu rspund la stimulul hipoxic.

2. Chemoreceptorii periferici- Glomusul carotidian i aortic sunt formaiuni extrem de sensibile la diminuarea presiunii pariale a oxigenului din sngele arterial (stimulul hipoxic). Rspund mai puin la stimulul hipercapnic i la acidoz.- Receptorii juxta capilari (receptorii J) sunt considerai a fi terminaii vagale dendritice situate n interstiiul pulmonar, n contact strns cu endoteliul capilar.

3. Mecanoreceptorii musculari i articulariReceptorii musculari i articulari stau la baza creterii n mod

foarte rapid a ventilaiei pulmonare, observate n timpul efortului muscular. Fusurile neuromusculare ale muchilor intercostali particip la bucla de retrocontrol care conduce la ajustarea comenzii ventilatorii n condiii de executare. Mesajele lor, n caz de mpiedicare a acestei execuii contribuie la geneza senzaiei de dispnee.

Studiul rspunsului ventilator la stimulul hipoxic permite observarea unei evoluii n 2 faze: la o valoare prag de PaO2 situat ntre 70 60 mm Hg, ventilaia este puin influenat, pe cnd la valori inferioare pragului, rspunsul ventilator crete rapid.

Al doilea aspect fundamental al stimulului hipoxic rezid n absena acomodrii ventilaiei la hipoxia de durat. Aceast pstrare a sensibilitii la hipoxie joac un rol important n insuficiena respiratorie cronic i n adaptarea pe termen lung la cei care triesc la altitudine.

Rspunsul la stimulul hipercapnic este caracterizat printr-o declanare precoce i prin reajustarea sensibilitii receptorilor, n prezena unei tulburri cronice a valorii bioxidului de carbon din mediul

- 12 -

Fiziopatologia respiraiei

intern ca: hipercapnie (n insuficiena respiratorie cronic) sau hipocapnie (n condiii de altitudine).

Schimbul de gaze la nivel pulmonar

Meninerea gazelor alveolare (n principal a oxigenului i a bioxidului de carbon) la o valoare relativ constant, este rezultatul unei ventilaii alveolare normale (dependent la rndul ei de permeabilitatea cilor aeriene i de micrile cutiei toracice comandate prin muchii respiratori: diafragmatici, intercostali i accesori) i a unei perfuzii normale n capilarele pulmonare (Tabel I).

Tabel I : Compoziia aerului inspirat, alveolar i expirat(n %, mm Hg i kPa)

Aer O2 (%) CO2 (%)O2

(mm Hg; kPa)

CO2(mm Hg;

kPa)Inspirat

(atmosferic)0,209

(20,9 Vol %)0,003

(0,03 Vol %)150 mm Hg

(20 kPa)0,2 mm Hg(0,03 kPa)

Alveolar (amestecat)

0,14(14 Vol. %)

0,056(5,6 Vol %)

100 mm Hg(13,3 kPa)

40 mm Hg(5,3 kPa)

Expirat (amestecat)

0,16(16 Vol %)

0,04(4 Vol %)

114 mm Hg(15,2 kPa)

29 mm Hg(3,9 kPa)

Presiunea vaporilor de ap n alveole este de 47 mm Hg (6,3 kPa) la temperatura organismului de 37oC. La subiecii sntoi, presiunea parial a oxigenului (PaO2) este egal cu 100 mm Hg (13,3 kPa), iar cea a bioxidului de carbon (PaCO2) este de 40 mm Hg (5,3 kPa).

Difuzia gazelor respiratorii

La nivel pulmonar are loc un proces de difuzie la care particip:- suprafaa de schimb alveolo-capilar > 80 m2;- grosimea membranei alveolocapilare de 0,35 -2,5 m;- presiunea parial a gazelor n alveolele pulmonare i n

capilarul venos pulmonar.Dup trecerea membranei alveolo capilare, o mic parte din

oxigen se dizolv fizic n plasm, iar cea mai mare parte se leag de hemoglobina din eritrocit. Bioxidul de carbon difuzeaz prin membran n direcia opus oxigenului, dup ce se elibereaz din legturile sale chimice. Rezistena plmnului opus difuziei bioxidului de carbon este cu mult mai mic dect pentru oxigen, fiind necesar o diferen mic de presiune parial pentru trecerea gazului dintr-un sector n altul. Eritrocitele din capilarele pulmonare vin pentru un timp foarte scurt (cca

- 13 -

Fiziopatologia respiraiei

0,3 s) n contact cu spaiul alveolar, contact suficient pentru un schimb de difuzie normal ntre gazele din capilarele sanguine i alveolare.

La baza plmnilor, ventilaia i perfuzia sunt de 3 i respectiv de 10 ori mai mari dect la vrful plmnului. Aceast distribuie neuniform este dependent de gravitaie i de gradientul presiunii pleurale (mare n zona bazal a plmnului). Ventilaia alveolar menine constant nivelul de oxigen i de bioxid de carbon n alveol, iar perfuzia pulmonar este implicat major n transportul oxigenului spre esuturi i a bioxidului de carbon spre plmn.

n meninerea valorii normale a presiunii pariale a gazelor din sngele arterial intervine i raportul ventilaie alveolar / perfuzie pulmonar: (V/Q). La un plmn sntos, acest raport are valoarea de 0,8 1,0 (ventilaia alveolar este evaluat la 4 l aer/min, iar perfuzia capilarelor la 5 l snge/min). n aceste condiii, saturaia sngelui arterial n oxigen (SaO2) este de 9598 %); presiunea parial a oxigenului (PaO2) de peste 90 mm Hg, iar a dioxidului de carbon (PaCO2) de 40 mm Hg.

ALTE FUNCII ALE PULMONULUI

Pulmonul, pe lng asigurarea schimburilor gazoase, intervine i n numeroase procese vitale:

n mecanismul termoreglrii, prin pierderea de cldur (la fiecare grad Celsius n plus, de temperatur corporal, se elimin prin respiraie cte 500 ml de ap pentru termoliz)

rol metabolic - n metabolismul lipidic i n sinteza de substane biologic active. Pulmonul particip activ la sinteza de fosfolipide, iar prin lipoprotein lipaz la hidroliza trigliceridelor. Este bogat n histamin, metabolii ai acidului arachidonic (prostaglandine, leucotriene) i serotonin. Pulmonul poate sintetiza catecolamine, intervine n inactivarea prostaglandinelor, a bradikininei precum i n transformarea angiotensinei I n angiotensin II.

n coagulare - esutul pulmonar reprezint o surs important de tromboplastin (alturi de esutul cerebral ) dar i un activator care transform plasminogenul circulant n plasmin. De asemeni, mastocitele pulmonare elibereaz heparin, substan cu rol antitrombinic.

n echilibrul acido bazic i hidric intervine prin eliminarea vaporilor de ap i a CO2 (n acidoza metabolic, prin polipnee se elimin o cantitate suplimentar de acid carbonic, iar n alcaloza metabolic se produc reflex bradipnee).

- 14 -

Fiziopatologia respiraiei

Patologia aparatului respirator este deosebit de bogat i de frecvent. Acest fenomen se datorete n mare msur structurii i condiiilor funcionale deosebite ale acestui aparat.

MECANISMELE DE PROTECIE ALE APARATULUI RESPIRATOR

Parenchimul pulmonar este singurul esut al corpului omenesc n care mediul extern este separat de mediul intern printr-un perete (membrana alveolo capilar) subire de 0,35 2,5 m.

n condiii de repaus ptrund n plmn cte 4,2 litri aer/min. Aerul respirat conine n suspensie bacterii, virusuri, pulberi, uneori vapori i gaze nocive. Studiile bacteriologice demonstreaz c n 24 ore ptrund n cile aeriene peste 6 milioane de bacterii. n interiorul alveolelor pulmonare (cte 300 milioane alveole pentru fiecare plmn realiznd o suprafa total de aproximativ 80 m2) exist condiii optime pentru dezvoltarea florei microbiene: aerul este saturat n vapori, temperatura este de 370C. Din fericire, n condiii de normalitate, aparatul respirator beneficiaz de unele mecanisme de protecie ce trebuie bine cunoscute, protejate i chiar stimulate. Acestea sunt:

Apneea reflex de deglutiie const n oprirea respiraiei, ca mijloc de aprare mpotriva ptrunderii n cile aeriene a lichidelor sau solidelor n momentul deglutiiei. Cnd acest reflex diminu sau este abolit, aa cum se ntmpl n strile de ebrietate, n stri comatoase sau n timpul anesteziei generale, se poate produce sindromul Mendelsohn (aspiraie de coninut bucal sau gastric consecutiv vrsturii) sau chiar moartea subit.

Un exemplu de apnee reflex, nelegat de deglutiie este apneea reflex produs de inhalarea unor substane iritante ale mucoasei traheo-bronice i nsoit de spasm glotic sau bronic

Strnutul este un reflex de aprare declanat prin excitarea receptorilor din cile respiratorii superioare. Impulsurile aferente pornite de la nivelul mucoasei rino-faringiene ajung la bulb pe calea trigemenului determinnd expulzia sub presiune a aerului (blocat la nivelul vlului palatului) n vederea ndeprtrii corpului strin care a declanat reflexul.

Reflexul de tuse const ntr-un expir forat dup un inspir profund. Inspirul este urmat de apropierea corzilor vocale, nchiderea glotei i contracia brusc a muchilor expiratori. Ca urmare, corzile vocale i epiglota se deschid, curentul de aer este expulzat puternic spre exterior, cu viteza de pn la 280 m/s, i astfel este aruncat afar

- 15 -

Fiziopatologia respiraiei

din bronhii excesul de mucus sau orice alt corp strin din bronhii sau trahee. Acest reflex este inhibat de opiu i antitusive i stimulat de expectorante. Prin urmare nu se recomand tratamentul simultan cu cele dou medicamente (antitusive i expectorante).

Tusea, dei reflex de aprare, poate fi cauza unor complicaii respiratorii sau circulatorii. Creterea presiunii intratoracice, din timpul tusei, poate mpiedica ntoarcerea sngelui spre cord prin comprimarea venelor cave, determinnd creterea brusc a presiunii venoase centrale, care poate provoca o serie de tulburri hemodinamice i chiar sincop. Sincopa tusigen se caracterizeaz prin pierderea cunotinei la un acces de tuse cu revenire dup regularizarea respiraiei. Aceast sincop se produce la pacienii cu emfizem sau alte pneumopatii obstructive i este consecina unei ischemii cerebrale temporare.

Micarea cililor. Epiteliul bronic mic spre exterior (cu viteza de 20 mm/min) ca un covor rulant, stratul subire de mucus ce l acoper. Sicitatea (uscciunea) excesiv a aerului inspirat, fumul de tutun, atropina scad efectul de curire bronic al micrii cililor prin reducerea secreiei seroase i creterea vscozitii mucusului (mucoviscidoz) sau prin aciunea direct asupra cililor.

Stratul de mucus ce tapeteaz interiorul bronhiilor fixeaz corpii strini de dimensiuni foarte mici, aerosolii, bacteriile i virusurile din aerul inspirat. Modificrile calitative sau cantitative ale secreiei de mucus favorizeaz infeciile, obstrucia bronic sau atelectazia teritoriilor alveolare subjacente.

Surfactantul, secretat de pneumocitele alveolare, reprezint un material activ care tapeteaz suprafaa alveolar, reduce tensiunea de suprafa pe msur ce diminu dimensiunile bulelor (alveole cu aer) i se opune transsudrii de lichid n alveol. Surfactantul are o structur chimic complex, principala component fiind alfa dipalmitoil lecitina. Deficiena de surfactant determin atelectazie, transsudare de lichid i formarea de membrane hialine.

Imunoglobulina A, anticorp ce se gsete n stratul de mucus, inhib activitatea bacteriilor sau a virusurilor.

Macrofagele, celule ce se gsesc n interiorul alveolelor, realizeaz fagocitoza bacteriilor sau a pulberilor fine ajunse n alveole. Prezena bacteriilor i fumatul stimuleaz diapedeza macrofagelor n timp ce alcoolul i frigul (prin vasoconstricie) o inhib. Se explic astfel rolul favorizant al acestor factori n producerea infeciilor respiratorii,

- 16 -

Fiziopatologia respiraiei

precum i implicarea tabagismului (fumatul cronic) n etiopatogenia emfizemului pulmonar (Fig.1).

TABAGISM

Macrofag Neutrofil

Elastaz activ Colagenaz activ

EMFIZEM

Fig. 1: Macrofagele alveolare i polinuclearele neutrofile contribuie la agresionarea proteazic a structurilor pulmonare i contribuie astfel la apariia

emfizemului pulmonar. Numeric, macrofagele alveolare sunt mult mai numeroase n alveole (45 macrofage pentru un 1 neutrofil).

INSUFICIENA RESPIRATORIE

Afectarea grav a funciei pulmonare, de cauze multiple poate duce la insuficien respiratorie (IR) acut ce se poate instala brusc pe un plmn normal sau pe fondul unei suferine respiratorii cronice. IR cronic se manifest treptat i este produs prin leziuni pulmonare preexistente evolutive.

Insuficiena respiratorie poate fi definit n termeni generali ca incapacitatea aparatului respirator de a satisface nevoile de oxigen ale organismului. n termeni fiziopatologici insuficiena respiratorie este definit ca anomalia presiunii gazelor (oxigen i CO2) din sngele arterial care rezult dintr-o disfuncie respiratorie sever i care are drept consecin hipoxemia (scderea PaO2 din sngele arterial) i hipercapnia (creterea PaCO2) cu afectarea important a funciei organelor vitale.

Sindromul de insuficien respiratorie se clasific dup:- prezena sau absena principalelor semne umorale care-l

definesc (hipoxemia, hipercapnia);- timpul necesar instalrii hipoxemiei i hipercapniei.Dup primul criteriu, de importan clinic, sunt dou forme de

manifestare: Insuficien respiratorie de tip I atunci cnd PaO2 este mai

mic de 60 mm Hg i PaCO2 este normal (40 mm Hg) hipoxemie cu normocapnie i

- 17 -

Fiziopatologia respiraiei

Insuficien respiratorie de tip II atunci cnd PaO2 este mai mic de 60 mm Hg i PaCO2 este mai mare de 50 mm Hg hipoxemie cu hipercapnie.

Prin urmare, componenta definitorie a insuficienei respiratorii este hipoxemia care poate fi nsoit sau nu de hipercapnie.

Dup pH - ul sanguin, IR de tip II se mparte n dou categorii:- IR compensat n care pH-ul este normal sau la limita

inferioar a normalului (pH = 7,40),- IR decompensat, caracterizat prin acidoz respiratorie. Dup al doilea criteriu, bolnavii se mpart n dou categorii:

bolnavi cu insuficiena respiratorie acut (cu debut recent, ore sau zile) i bolnavi cu insuficiena respiratorie cronic, care se dezvolt n luni sau ani.

IRespiratorie reprezint situaia n care activitatea pulmonar nu mai este suficient pentru a asigura arterializarea sngelui n mod satisfctor, rezultnd diferite grade de hipoxemie i hipercapnie. n funcie de etapa primitiv afectat, insuficiena respiratorie se clasific astfel n:

A. Insuficien respiratorie prin tulburri ale aportului de oxigen hipoxia hipoxic i hipoxia hipoxemic insuficiena pulmonar;

B. Insuficiena respiratorie prin tulburri ale transportului de gaze n snge

hipoxia de transport;C. Insuficiena respiratorie prin tulburarea procesului de utilizare

a oxigenului de ctre esuturi hipoxia histotoxic.

HIPOXIA HIPOXIC

Acest tip de hipoxie este consecina unui deficit de aport de oxigen de origine extern datorat scderii presiunii pariale a oxigenului din aerul atmosferic prin modificri cantitative i/sau calitative ale compoziiei aerului respirat. Scderea presiunii pariale a oxigenului n aerul alveolar poate fi consecina ascensiunilor montane (lente sau rapide) sau a nlocuirii pariale a oxigenului cu un alt gaz (CO, CO2), gaze industriale, de motoare.

Concentraia normal de CO2 n aerul atmosferic este de 0,03 0,3 %. La concentraia de 10 12 % CO2 (min, submarin, ncperi nchise ermetic) CO2 devine toxic: blocheaz Hb i deprim SNC.

- 18 -

Fiziopatologia respiraiei

La altitudini de aproximativ 3000 m, presiunea O2 din aerul alveolar scade la 60 mm Hg, provocnd o insuficient oxigenare a sngelui (hipoxemie secundar).

HIPOXIA RESPIRATORIE (HIPOXIA HIPOXEMIC)

Hipoxia hipoxemic se produce prin hipoventilaie alveolar, tulburarea raportului ventilaie/perfuzie, alterarea difuziei gazelor i/sau contaminarea intrapulmonar a sngelui arterial cu snge venos.

Hipoventilaia alveolar determin scderea presiunii pariale a O2 i creterea PaCO2 n alveol; dup echilibrarea gazelor de o parte i alta a membranei alveolo capilare, se ajunge la hipoxemie arterial i la creterea de PaCO2 (hipercapnie).

Fig.2: Reprezentarea grafic a volumelor pulmonare

Pentru aprecierea ventilaiei pulmonare i depistarea disfunciilor ventilatorii, se nregistreaz urmtorii parametri (Fig.2):

VC, CV,

- 19 -

Fiziopatologia respiraiei

VIR, VER, VR, CRF, CPT; VEMS, Vmx (ventilaia maxim).

Capacitatea vital, VEMS ul i ventilaia maxim constituie testele ventilatorii de rutin (Fig.3). Modificrile acestor trei teste permit diferenierea tipurilor de disfuncie ventilatorie.

Fig.3: Aspectul unei spirograme normale

Forma cea mai grav a sindromului este consecina hipoventilaiei majoritii sau a totalitii unitilor funcionale pulmonare. Cu toate c ventilaia alveolar este redus, schimburile gazoase se menin mult timp la nivelul necesar metabolismului general, datorit, pe de o parte scderii presiunii pariale a O2 n sngele venos prin creterea cantitii de O2 cedat esuturilor i pe de alt parte prin eliminarea crescut de CO2.

n ceea ce privete creterea PaCO2 aceast modificare determin, la concentraii nalte, un efect inhibitor asupra centrilor respiratori. n aceast situaie activitatea centrilor respiratori este meninut de aferenele de la nivelul zonelor sino carotidiene i aortice, ca urmare a stimulrii lor prin scderea PaO2 sanguin. Administrarea de O2 n aceste condiii poate fi fatal, ntruct saturaia n O2 a sngelui arterial crete la 100 % i, astfel, se suprim aferenele sino carotidiene i aortice i, consecutiv, se accentueaz hipoventilaia alveolar i acidoza respiratorie, ajungndu-se la com i exitus. Corectarea hipoxemiei n acest stadiu evolutiv de insuficien

- 20 -

Fiziopatologia respiraiei

pulmonar devine o cauz agravant a sindromului dac nu este asociat cu asistarea mecanic sau electric a ventilaiei.

n disfunciile ventilatorii obstructive se constat o scdere marcat a VEMS i a debitului ventilator maxim, n timp ce capacitatea vital este de cele mai multe ori normal sau puin sczut; de asemenea exist o scdere a raportului VEMS x 100/CV, nsoit de creterea VR i a CRF, evideniind o evacuare incomplet a aerului expirat. Dac VR crete marcat i toracele este fixat n poziie inspiratorie, CV se reduce considerabil, dei CPT se mrete.

Tulburrile de tip obstructiv au drept etiologie: inflamaiile cilor aeriene:

- superioare: rinite acute sau cronice; laringo traheite (viroze, infecii microbiene banale, difterie, vapori toxici: fosgen, iperit);- inferioare: bronite, broniolite.

obstacole mecanice prin: inhalare de corpi strini - la copii frecvent: monede, nasturi, fasole;- la adult: prin scderea sensibilitii mucoasei epiglotei sau prin paralizia epiglotei caracteristic unor afeciuni neurologice, come, narcoz;

compresiuni din exterior: adenoidite cronice, gu plonjant, tumori mediastinale, boala Hodgkin, anevrism de aort; boala membranelor hialine caracterizat anatomic prin ngustarea canalelor i alveolelor printr-o substan acidofil bogat n proteine. patologie mixt (alergic inflamatorie);

- bronit cronic;- astmul bronic;- emfizemul pulmonar.

n aceast ultim categorie fiziopatologic, hipoventilaia alveolar se datorete creterii excesive a rezistenelor toraco pulmonare i a travaliului depus pentru a le nvinge. Crete n special rezistena la flux datorit ngustrii lumenului broniolelor, ceea ce produce o turbulen crescut a curentului de aer i o cretere considerabil a consumului de O2 al muchilor respiratori. n efortul chiar de mic intensitate, aportul suplimentar de O2 realizat prin creterea ventilaiei este consumat n ntregime de muchii respiratori, n dauna celorlalte esuturi n activitate, situaie n care ventilaia nu mai d randament. Organismul se adapteaz scznd ventilaia sub nivelul la care consumul de O2 al muchilor respiratori egaleaz aportul suplimentar i astfel se realizeaz o economie de travaliu ventilator, dar i hipoventilaie alveolar, avnd ca efecte hipoxemia i hipercapnia.

- 21 -

Fiziopatologia respiraiei

Mai mult, hipercapnia se poate accentua i prin CO2 produs n cantiti excesive datorit travaliului mrit al musculaturii respiratorii. ntr-o faz mai avansat, dificultile de dinamic bronic se evideniaz i n repaus.

n disfunciile ventilatorii restrictive elementul caracteristic este reducerea marcat a amplitudinii micrilor ventilatorii. VC scade uneori att de mult nct ventilaia se limiteaz la spaiul mort. Gradul restriciei se apreciaz prin variaiile raportului (CV real / CV teoretic) x 100; ntre 60 80 % restricia este medie, iar sub 50 % restricia este sever. Numai scderi foarte marcate ale CV (sub 50 %) duc la reduceri ale DRM i ale rezervelor ventilatorii, ceea ce limiteaz capacitatea de adaptare la efort. Fenomenele se datoresc cel mai frecvent scderii distensibilitii plmnilor, a complianei, n timp ce rezistena la flux a cilor aeriene este normal. Etiologia disfunciilor ventilatorii restrictive poate fi:

pulmonar (parenchim pulmonar, pleur); extrapulmonar - cauze nervos centrale, boli neuromusculare, afeciuni ale cutiei toracice

- Boli ale parenchimului pulmonar: pneumonie, bronhopneumonie, TBC pulmonar, micoze pulmonare, silicoz i alte pneumoconioze, fibroz, tumori pulmonare.

- Afeciuni pleurale: pleurit, revrsate pleurale, pahipleurit, pneumotorax.

- Afeciuni ale cutiei toracice: fracturi costale, sternale, cifoscolioze, toracoplastii.

- Tulburri n conducerea neuromuscular a stimulului respirator i afeciuni ale musculaturii respiratorii:

poliomielit, nevrit, intoxicaia cu nicotin, miozit, miastenie.

- Alterri funcionale ale centrilor nervoi care coordoneaz respiraia:

intoxicaia cu barbiturice i opiacee, anestezia general,

- 22 -

Fiziopatologia respiraiei

leziuni cerebrale din cursul traumatismelor, trombozelor, tumorilor i hemoragiilor.

- 23 -

Fiziopatologia respiraiei

Fig. 4: Stri patologice caracterizate prin alterarea ventilaiei

Tulburarea raportului ventilaie/perfuzie

n meninerea constant a raportului V/Q (ajustarea ventilaiei la perfuzie sau invers) intervin urmtoarele mecanisme:

- mecanismul alveolo - capilar (mecanismul Euler-Liljestrand) declanat de scderea PaO2 n alveolele hipoventilate, ce induce arterioloconstricie i scderea fluxului sanguin la nivelul alveolelor afectate; - bronhioloconstricia (declanat de scderea PaCO2) din alveolele hipoperfuzate, tradus prin scderea ventilaiei alveolare.

n teritoriile pulmonare hipoventilate cu raport V/Q < 0,8, gazele alveolare i arteriale se comport astfel: PaO2, PaCO2, pe cnd n teritoriile pulmonare hiperventilate cu raport V/Q > 0,8, gazele se comport astfel: PaO2, PaCO2. Deci sngele care prsete plmnul este constituit din fraciuni mai bine sau mai puin oxigenate. n numeroase boli pulmonare, afectarea V i/sau Q (P) este neuniform.

Ventilaia este preponderent tulburat n: emfizemul pulmonar, astmul bronic, bronita cronic, bronhopneumonie, silicoz, tumorile pulmonare, pahipleurita, TBC, supuraiile bronhopulmonare, fibroza pulmonar, paralizia diafragmului.

Perfuzia apare preponderent tulburat n: endarterit, panarterit, embolii pulmonare n care se produce stenozarea sau obstrucia vaselor pulmonare mici i foarte mici, hemangiomul intrapulmonar n care se formeaz un scurt - circuit veno arterial care unteaz teritoriul capilar, tumori, procese pulmonare fibrozante care prin compresiune sau retracie cicatricial ngusteaz arteriolele.

Cnd V alveolar nu este uniform i Q se adapteaz modificndu-se n acelai sens cu V, raportul V/Q se menine n limite normale (0,8). Dac ns P nu se adapteaz variaiilor locale (Fig.5) ale Q vor apare teritorii cu un raport V/Q sczut (< 0,8) alturi de altele cu raportul V/Q mrit (> 0,8, de regul > 1).

Transportul gazelor respiratorii ntre aerul alveolar i plasma sanguin din capilarele pulmonare se face la nivelul membranei alveolo capilare printr-un proces de difuziune care depinde de proprietile fizicochimice ale gazului, caracteristicile membranei alveolocapilare, mrimea gradientului de presiune de la nivelul membranei i timpul de contact dintre aerul alveolar i sngele capilar.

Moleculele de gaz n drumul lor din aerul alveolar la molecula de hemoglobin trebuie s strbat: pelicula de surfactant, celulele epiteliului alveolar, membrana bazal a epiteliului alveolar, membrana

- 24 -

Fiziopatologia respiraiei

bazal endotelial, celulele endoteliale capilare, stratul de plasm intracapilar, membrana eritrocitului.

Fig.5: Etiopatogenia ventilaiei neuniforme

Tulburrile de difuzie la nivelulmembranei alveolo capilare

Rata de difuziune este direct proporional cu mrimea suprafeei funcionale a membranei alveolo capilare i invers proporional cu lungimea cii pe care o strbate gazul din aerul alveolar la molecula de Hb.

Diferena medie dintre presiunile pariale ale gazului n aerul alveolar i n sngele din capilarele pulmonare (gradientul) influeneaz direct proporional volumul de gaz care difuzeaz prin membrana alveolo capilar n unitatea de timp.

Transferul de gaze prin membrana alveolo capilar este un proces rapid, dar diferit pentru O2 i CO2. Rata de transfer a acestuia

- 25 -

Fiziopatologia respiraiei

prin membrana alveolo capilar depinde de coeficientul de solubilitate al gazului n faza lichid a membranei (coeficientul Bunsen).

Solubilitatea CO2 este mai mare dect a O2 (de 20 ori) aa nct, dac celelalte condiii ale transferului prin membran sunt egale, difuziunea O2 este afectat mai precoce i mai sever dect CO2.

Difuziunea este de asemeni influenat de timpul de circulaie al eritrocitelor la nivelul capilarelor pulmonare. La individul normal, n repaus, eritrocitul strbate capilarul pulmonar n aproximativ 0,7 secunde, ceea ce reprezint de 2 ori timpul necesar ca presiunea parial a O2 din snge s ajung la nivelul celei alveolare.

Insuficiena pulmonar este generat de modificrile calitative sau/i cantitative ale membranei alveolare, locul schimburilor gazoase.

Prima situaie se ntlnete n ngroarea membranei alveolo capilare cu alterri structurale ale acesteia:

fibroze pulmonare, pneumonii interstiiale, boli de colagen, sarcoidioz, EPA.

Modificrile cantitative se refer la reducerea suprafeei de schimb gazos (reducerea patului capilar determin i scderea timpului de contact dintre aerul alveolar i sngele capilar sub valoarea critic de 0,35 s), situaii ntlnite n:

pneumectomii, embolii pulmonare, emfizem, fibroze.

Scderea PaO2 determin hiperventilaie cu scderea PaCO2 i normalizarea presiunii alveolare a O2 (PaO2). Gradientul alveolo capilar de O2 este crescut (PaO2 normal i PaCO2 sczut), iar administrarea de O2 pur ridic saturaia n O2 a Hb pentru c mrete acest gradient.

Insuficiena respiratorie prin tulburare de difuzie (situaia cea mai frecvent n clinic) se caracterizeaz prin scderea PaO2, dar cu PaCO2 normal sau chiar uor sczut. n anumite situaii, mbuntirea ventilaiei teritoriilor afectate prin creterea amplitudinei ventilatorii i prin diminuarea spasmului musculaturii bronice, se poate realiza ameliorarea sau chiar normalizarea saturaiei n O2.

Hipoxemia din IR prin tulburri de difuziune se accentueaz la efort deoarece timpul de contact dintre aerul alveolar i sngele capilar, deja sczut, se reduce progresiv; pe de alt parte este o hipoxie care dispare prin administrarea de O2 i nu se asociaz cu hipercapnie. Ca

- 26 -

Fiziopatologia respiraiei

urmare a reducerii patului vascular i a vasoconstriciei reflexe se instaleaz o hipertensiune arterial pulmonar i n evoluie cord pulmonar cronic, stadii n care administrarea de O2 nu mai modific hipoxemia.

Aceast form de IR este ilustrat cel mai bine de edemul pulmonar acut (EPA). Tulburrile de difuziune secundare creterii presiunii hidrostatice i alterrilor calitative de la nivelul membranei alveolo capilare determin invadarea brusc a alveolelor pulmonare cu o cantitate de lichid seros, bogat n proteine i hematii, care se interpune ntre aerul alveolar i capilarele pulmonare. Consecinele acestei invadri sunt:

incapacitatea oxigenrii sngelui arterial, reducerea capacitii de micare a plmnului, reflexul tahipneizant Hering Breuer.

Tulburrile de difuziune dein un rol secundar n geneza insuficienei pulmonare, ele fiind aproape ntotdeauna asociate i subordonate inegalitii raportului V/Q.

Principalii factori (i condiiile de apariie) ce pot modifica capacitatea de difuzie a gazelor la nivel pulmonar sunt prezentai n tabelul II.

Tabel II: Factorii ce afecteaz schimbul de gaze alveolo - capilar

Factori ce modific difuzia Exemple

Scderea suprafeei de difuzie (de schimb)

Boli pulmonare ce evolueaz cu distrugere de esut pulmonar (emfizem, bronit cronic) sau tulbur ventilaia i perfuzia.

ngroarea membranei alveolo-capilare

Boli pulmonare n care grosimea mem-branei alveolo-capilare crete: edem pulmonar, pneumonie, boli pulmonare interstiiale,

Modificarea presiunii gazelor alveolare

La altitudine (PaO2 din aerul atmosferic este sczut) sau n condiiile n care PaO2 din aerul inspirat este crescut (dup O2 terapie).

Solubilitatea i greutatea molecular a gazelor

CO2 mai solubil dect O2 va difuza mai rapid prin membrana alveolo capilar.

Scderea timpului de contact dintre snge i faza

gazoas (sub 0,2 0,3 secunde)

n boli pulmonare (emfizem, embolie pulmonar) ce evolueaz cu scderea patului vascular, viteza de circulaie a sngelui crete, ceea ce conduce la scderea timpului de contact ntre snge i alveol (PaO2 iar PaCO2 poate fi normal)

- 27 -

Fiziopatologia respiraiei

Insuficiena respiratorie prin contaminare venoas crescut a sngelui arterial

n mod normal se produce o contaminare venoas a sngelui arterial de numai 1 2 % realizat prin trecerea sngelui venos neoxigenat din venele Thebesius i o parte din sngele venelor bronice direct n marea circulaie (se vars n atriul stng). De aceea, saturaia n O2 a sngelui arterial pulmonar este de aproximativ 98 %. O contaminare venoas mai mare de 2,5 % se produce prin dezvoltarea excesiv a unor unturi arterio venoase normale sau patologice.

n unele afeciuni: pneumonie, atelectazie, infarct pulmonar, pneumotorax, teritorii pulmonare ntinse nu mai sunt ventilate, dar i pstreaz un timp perfuzia. n procese patologice care distrug o parte nsemnat din parenchim: TBC pulmonar, silicoz, emfizem se deschid o serie de anastomoze vasculare prin care circul sngele din teritoriile pulmonare afectate.

Mai grave sunt anevrismele arterio venoase pulmonare care pot unta pn la 60 % din debitul cardiac. Caracteristic pentru aceast form de insuficien pulmonar este faptul c prin hiperoxie, saturaia cu O2 a sngelui arterial nu se modific.

HIPOXIA DE TRANSPORT

Hipoxia circulatorie sau de transport se poate produce prin anemie sau staz circulatorie.

Hipoxia anemic se datorete scderii cantitii de hemoglobin funcional:

- fie prin reducerea cantitii de Hb total din snge (anemii);- fie prin alterarea Hb, mpiedicnd combinarea sa cu O2

(transformarea n carboxihemoglobin n intoxicaia cu CO ori n methemoglobin n intoxicaia cu nitrii).

Hipoxia prin staz circulatorieStagnarea sau ncetinirea circulaiei sanguine reduce cantitatea

de oxihemoglobin destinat esuturilor pe unitatea de timp (oc, colaps). Scderea presiunii O2 n esuturi permite acestora s preleve pentru fiecare gram de Hb o cantitate de O2 superioar normalului. Desaturaia Hb n sngele capilar venos crete. Apare cianoza i creterea presiunii CO2 n sngele venos, dar nu i n cel arterial. Diferena arterio venoas crete. n acidoz (consecutiv stazei) scade afinitatea Hb pentru O2.

- 28 -

Fiziopatologia respiraiei

HIPOXIA HISTOTOXIC(IR prin tulburarea procesului de utilizare a O2 de ctre esuturi)

Se datorete incapacitii esuturilor de a utiliza O2 din cauza deficitului sau inhibiiei enzimelor respiratorii. Saturaia n O2 a sngelui arterial este normal. Saturaia n O2 a sngelui venos este crescut; nu exist cianoz. Experimental, acest tip de hipoxie se produce prin intoxicaie cu cianuri. Hipotermia provoac acelai fenomen (prin inhibiia fermenilor) dac fluxul sanguin este ncetinit.

Tulburrile de utilizare a O2 la nivel tisular se reflect n plasm prin creterea concentraiei lactatului. Dar aceast cretere poate fi i consecina metabolizrii deficitare a lactatului de ctre ficat sau a eliminrii sczute prin rinichi. Cu aceast rezerv, msurarea concentraiei lactatului n snge este indicatorul unei diminuri (oc, insuficien cardiac avansat) sau a incapacitii esuturilor de utilizare a O2 (inhibiia fermenilor celulari).

Insuficiena respiratorie (indiferent de mecanismul prin care se produce) se manifest polimorf, dar constant apar: dispneea i cianoza.

DISPNEEA

Dispneea presupune contientizarea unui efort respirator, datorit nevoii crescute de O2 .Respiraia dispneic se traduce subiectiv prin senzaia de sufocare, de lips de aer sau de apsare, iar obiectiv prin tahipnee, cu micri respiratorii superficiale sau mai profunde (hiperpnee) sau chiar printr-o respiraie cu ritm neregulat (Cheyne Stokes). Din punct de vedere etiopatogenic se pot distinge: 1. Dispnee organic - datorit tulburrilor aparatului respirator.

Dispneea ntlnit n afeciunile pulmonare se caracterizeaz prin micri respiratorii superficiale i, eventual rapide, ca urmare a afectrii diverselor componente ale aparatului respirator (parenchim, pleur, ci respiratorii); este intensificat de efortul fizic, dar aproape deloc de modificrile poziiei.

Dispneea aprut prin afectarea aparatului respirator poate fi: inspiratorie ce se datorete dificultii inspirului n stenozele

sau ocluziile respiratorii pn la intrarea aerului n alveole; expiratorie ce se datorete pierderii elasticitii esutului

pulmonar (emfizem) sau constriciei broniolare (astm). Cum expirul este un fenomen pasiv, mobilizarea muchilor respiratori se face cu greutate i astfel se genereaz senzaia de efort, de dispnee.

mixt ce presupune att tulburri inspiratorii ct i expiratorii.

- 29 -

Fiziopatologia respiraiei

2. Dispneea cardiac reprezint un simptom capital n insuficiena cardiac stng. Cauza dispneei este rigiditatea pulmonar, secundar stazei care diminu CV, tulbur difuziunea gazelor i determin o hipoxie cu senzaie subiectiv de lips de O2.

n dispneea cardiac respiraia este: superficial deoarece datorit rigiditii pulmonare alveolele

nu sunt destinse suficient n cursul inspirului; frecvent pentru a face posibil prin acest mod de

compensare un schimb gazos n limite suficiente. Condiiile de apariie ale dispneei cardiace pot fi asemntoare

cu cele ale dispneei pulmonare. Spre deosebire de dispneea pulmonar, cea cardiac se intensific n decubit i deseori n timpul nopii. n etiologia insuficienei cardiace pot fi implicate: hipertensiunea arterial, valvulopatiile, cardiopatia ischemic, miocardiopatia, iar dispneea este considerat a fi un semn foarte precoce. n originea gravitii se pot enumera:

dispneea de efort, ortopneea, dispneea paroxistic nocturn, edemul pulmonar acut, respiraia Cheyne Stokes.

Dispneea de efort. Importana sa este legat de gradul insuficienei cardiace; ea este cuantificat n funcie de intensitatea efortului la care aceasta se manifest (numr de wai efectuai, numrul de etaje sau de metri la care se manifest), inndu-se cont de capacitatea fizic a pacientului legat de vrst, dar mai ales evaluarea toleranei la efort prin raportare la starea anterioar. Uniformizarea evalurii gradului de jen funcional la efort (Tabel III) se face prin utilizarea criteriilor de clasificare NYHA (New York Heart Association).

Tabel III: Clasificarea NYHA a dispneei cardiace

Condiiile de apariie a dispneeiStadiul I Fr limitare a activitii fizice.Stadiul II Dispnee la eforturi intense, prestate n activitatea

cotidian.Stadiul III Dispnee la eforturi uoare, cu limitarea important

a activitii fizice.Stadiul IV Dispnee la cel mai mic efort (pieptnare, brbierit),

eventual asociat cu dispneea de repaus.

- 30 -

Fiziopatologia respiraiei

Ortopneea este un tip de dispnee declanat de poziia culcat (redus prin ridicarea trunchiului sau de poziia eznd) i poate constitui prima manifestare a unei insuficiene cardiace stngi.

Dispneea paroxistic nocturn.Crizele de dispnee nu sunt exagerate de poziia de clinostatism

i mai puin calmate de poziia eznd sau de ortostatism. Edemul mucoasei bronice poate fi la originea unui bronhospam asociat (ascultaia pulmonar relev prezena ralurilor sibilante expiratorii, de unde i denumirea de astm cardiac).

Edemul pulmonar acutEste un proces fiziopatologic de mare gravitate ce semnific

prezena edemului alveolar; debuteaz adesea n cursul nopii, prin senzaia unei presiuni toracice ce determin n cteva minute un tablou asfixic cu ortopnee i polipnee intens.

Respiraia Cheyne Stokes (Fig.6)Acest tip de respiraie se caracterizeaz printr-o succesiune

regulat de perioade de polipnee de tip crescendo descrescendo i de perioade de apnee care poate dura 1 minut. n timpul fazei de apnee, pacientul poate prezenta pierderea cunotinei, cianoz, presiune arterial sczut i puls sczut. Acest tip de respiraie este prezent n insuficiena cardiac sever, n particular la subiectul vrstnic, cu insuficien circulatorie cerebral i semnific existena unui debit sanguin sczut la nivelul centrilor respiratori; poate fi prezent i n cazul afectrii trunchiului cerebral (metabolic: insuficiena renal terminal sau organic - hemoragie cerebral).

Dispneea din embolia pulmonarTipic pentru acest fel de suferin este apariia polipneei

asociat unei dureri laterotoracice violente (asemntoare unei lovituri de pumnal). Suferina poate evoca existena unei tromboze venoase periferice, o operaie recent sau o natere recent. Tabloul realizat poate fi cel al unei insuficiene cardiace sau a unei forme de dispnee accentuat, cu jen respiratorie moderat. n sngele arterial, gazele au valori patologice (hipoxemie cu hipercapnie). Alte tehnici de investigaie pot preciza exact sediul suferinei pulmonare (radiografia, scintigrafia de perfuzie, angiografia).

3. Dispneea metabolic este caracteristic strilor de acidoz care determin o stimulare puternic a centrului respirator. Se manifest clinic printr-o respiraie profund, ampl, uneori i accelerat, de tip Kssmaul (Fig.6). Cel mai frecvent apare n coma diabetic, cetoacidozic i insuficiena renal cronic (stadiul uremic).

4. Dispneea neurogen poate fi de natur psihogen (sindrom Da Costa) ce apare n stri anxioase patente sau mascate, n

- 31 -

Fiziopatologia respiraiei

care activitatea respiratorie este stimulat printr-o aciune psihic direct. Sindromul Da Costa poate determina tetanie hiperventilatorie.

O alt form este exclusiv cerebral, apare numai n strile grave din tumori cerebrale, encefalite, cu aspect tip Biot (inspir, pauz, expir, pauz), care este semnul morii iminente, mai ales n faza terminal a meningitelor.

Fig.6: Tipuri de dispnee

- 32 -

Fiziopatologia respiraiei

CIANOZA

Cianoza (Kyanus, albastru) este cunoscut ca fiind coloraia bleu violacee a pielii i a mucoaselor, n raport de prezena la nivelul capilarelor a unei cantiti crescute de hemoglobin redus (mai mare dect 5 g /dl snge), sau a unei hemoglobine anormale.

Trebuie s deosebim cianoza propriu-zis de pseudocianoz dat de coloraia anormal a pielii nsi (pigmentri, depuneri de substane strine organismului).

Orice pigmentare intens poate fi confundat cu cianoza. Dintre substanele exogene care se depun n piele i mucoase menionm n special argintul i aurul care provoac arginoza (culoare albstruie - cenuie) i respectiv crisiaza, precum i arsenicul (melanoza arsenical).

Cianoza adevrat, n sensul cel mai strict al cuvntului, este produs printr-o cretere a Hb reduse. La un coninut normal de Hb de 15 g/100 ml snge, capacitatea de a fixa O2 este de 20 vol.%, ceea ce corespunde unei saturri cu O2 de 100 %. n condiii normale, dup trecerea prin capilarele pulmonare, se gsete o saturare cu O2 a sngelui arterial de 96 %, n timp ce saturarea sngelui venos cu O2 este de 72 75 %; diferena de aproximativ 22 % corespunde O2 eliberat la nivelul esuturilor.

Coninutul n O2 al sngelui arterial este de 19 vol %, iar cel al sngelui venos de 14 - 15 vol %; diferena fa de capacitatea de saturare complet de 20 vol. % reprezint coninutul n hemoglobin redus i este pentru sngele arterial de 1 vol.% i pentru cel venos de 6 vol. %. Este un fapt dovedit c cianoza apare clinic numai atunci cnd sngele circulant conine mai mult de 5 g de Hb redus la 100 ml, indiferent de cantitatea total de Hb a pacientului. Astfel se explic unele observaii clinice, aparent greu de neles, de exemplu lipsa unei cianoze la bolnavii anemici i aspectul cianotic deosebit de intens la policitemicii uor decompensai.

n cazul unei anemii cu 10 g Hb la 100 ml snge cianoza apare abia n cazul cnd mai mult de din Hb se gsete sub form redus. n cazul unei anemii foarte grave de 5 g Hb la 100 ml de snge nu mai este posibil cianoza. Pe de alt parte, n policitemie se ntrunesc mai uor condiiile de formare a mai mult de 5 g Hb redus necesare apariiei cianozei. Cianoza apare atunci cnd saturaia n oxigen a sngelui arterial scade sub 85% (PaO2 sub 50 - 60 mmHg, 7- 8 Kpa). Hipoxia cronic este un stimul puternic pentru secreia de eritropoetin, ducnd astfel la policitemie i la accentuarea cianozei. O concentraie

- 33 -

Fiziopatologia respiraiei

mai mare de hemoglobin redus de 5% face cianoza uor vizibil. Cel mai bine vizualizat este la nivel sublingual.

Mecanisme principale implicate n producerea cianozei

Dup mecanismele care stau la baza producerii cianozei, se descriu mai multe tipuri:

cianoze centrale , de origine pulmonar care comport o desaturare arterial n raport cu tulburarea hematozei pulmonare, fr unt anatomic sau cu unt dreapta stnga (cardiopatii congenitale cianogene);

cianoze periferice , care comport o saturaie arterial normal, dar cu tulburare de extracie a O2 la periferie (tulburrile vasomotorii ale extremitilor); n general, cianozele centrale se accentueaz n timpul efortului fizic, n timp ce cianozele periferice sunt puin influenate de acesta;

cianoze prin hemoglobine anormale (methemoglobinemie, sulfhemoglobinemie), ctigat sau congenital.

Fenomene asociate cianozei

Cianozele severe i/sau prelungite se acompaniaz de manifestri generale cum ar fi:

Dispneea de efortAcest tip de dispnee este prezent n efort, odat cu

accentuarea cianozei (legat de creterea nevoilor tisulare de oxigen) i n cursul untului dreapta stnga, la augmentarea untului (prin scderea rezistenelor arteriale periferice). Dispneea i cianoza se pot accentua n timpul crizelor hipoxice, indicnd un prognostic sever n cursul cardiopatiilor congenitale, tip tetralogie Fallot.

Poliglobulia este n raport cu creterea activitii eritropoiezei medulare (hipoxia renal determin creterea sintezei i eliberrii de eritropoietin); ea poate atinge valori foarte nalte (de >7 milioane globule roii/mm3 i un hematocrit de > 80 %), fiind o reflectare fidel a hipoxiei. Consecinele sale fiziopatologice sunt favorabile, prin creterea capacitii de oxigenare a sngelui, mecanism compensator i eficace. Astfel, pentru o saturaie arterial de 60 % este necesar ca procentul de hemoglobin s fie de 18 g/dl snge pentru a asigura o oxigenare tisular normal. Consecinele fiziopatologice defavorabile sunt legate de creterea vscozitii sngelui, crescnd astfel riscul de tromboz intravascular.

Vscozitatea sngelui variaz cu hematocritul n mod exponenial. Aceasta se dubleaz atunci cnd hematocritul crete de la

- 34 -

Fiziopatologia respiraiei

50 la 70 %. Creterea vscozitii sngelui determin i o cretere a travaliului cardiac i/sau o diminuare a debitului anihilnd beneficiul de cretere a capacitii oxiforetice, conducnd la apariia tulburrilor legate de poliglobulie (astenie, cefalee, iritabilitate, tulburri de cunotin) necesitnd o terapie de urgen.

Accidentele vasculare (n special cerebrale) pot apare frecvent n cursul cianozelor severe. Mecanismul lor relev fie o tromboz intravascular arterial, fie una venoas. Ele survin n cursul poliglobuliilor severe, favorizate fiind de episoadele febrile i de starea de deshidratare a subiectului. Riscul de apariie a acestor tulburri este major, n cursul marilor cianoze din cardiopatiile congenitale ale copilului (tetralogia Fallot sau transpoziia marilor vase).

Accidentele hemoragice sunt prezente la instalarea CID (coagulopatiei intravasculare diseminate). Acestea pot fi latente i reclam o evaluare exact a procesului de coagulare.

Hipocratismul digital (nedureros) poate fi pus n eviden la degetele de la mini i picioare. Este posibil ca hiperdezvoltarea tisular distal a falangelor s fie n raport cu hiperplazia capilar i cu creterea fluxului sanguin n extremitile distale.

Guta poate fi prezent n cursul cianozelor cronice prin hiperproducerea i hiperdistrucia celulelor sanguine.

Consecinele hipoxiei la nivel celular i tisular

La nivel celular oxigenul este utilizat la nivel mitocondrial, n scopul producerii de energie prin citocromoxidaz sau citocromul a3 din lanul respirator. Acest ultim schimb depinde n ansamblu de reaciile n lan care le precede i care sunt denumite aerobice (ciclul lui Krebs, lanul respirator, beta oxidarea acizilor grai).

La scderea oxigenului tisular, se declaneaz mecanisme locale de adaptare (creterea extraciei de oxigen, a numrului de capilare deschise i vasodilataie). La nivel celular, metabolismul respirator mitocondrial este primar afectat, n sensul unui blocaj al fosforilrii oxidative astfel c energia produs rmne insuficient pentru asigurarea resintezei de ATP. Rezervele de compui bogai n energie dispar rapid i numeroase reacii enzimatice celulare sunt afectate, n special procesele de la nivelul membranelor celulare. Rspunsul celular implic creterea glicogenolizei, mobilizarea glicogenului celular i stimularea glicolizei anaerobe, cu acumularea de lactat i de H+. Acest nou echilibru metabolic poate reprezenta o adaptare la hipoxie fr alterri structurale profunde, iar restabilirea aportului de oxigen poate conduce la reversibilitatea acestor modificri.

- 35 -

Fiziopatologia respiraiei

Modificrile ce pot fi observate n acest stadiu sunt esenialmente biochimice i constau n:

creterea activitii fosforilazice; creterea raportului lactat/piruvat; creterea concentraiei de H+; diminuarea glicogenului celular; scderea progresiv a rezervelor de ATP (mai ales).Primele modificri morfologice celulare nu sunt observabile

dect la microscopul electronic. Astfel, mitocondriile care sunt foarte sensibile la modificrile de permeabilitate membranar se gonfleaz (sweeling) i i pierd crestele, iar modificrile citoplasmatice includ: tumefierea, aspectul granular sau steatoza micro vacuolar.

Dintre reaciile enzimatice care sunt perturbate se pot enumera: diminuarea enzimelor mitocondriale ale ciclului Krebs i din lanul transportorilor. Pierderea controlului permeabilitii membranare se acompaniaz de o scurgere masiv n spaiul extracelular a macromoleculelor, n particular de proteinenzime, a cror prezen se va putea constata la suprafaa celulei (lacticdehidrogenaza LDH, creatinfosfokinaza CPK, glutamo oxalacetic transaminaza GOT). n aceast faz se instaleaz leziunile definitive ale diverilor constitueni celulari, rezultnd n final moartea celulei; leziunile pot fi observate la microscopul optic.

Sensibilitatea la hipoxie a diferitelor populaii neuronale este variabil. Astfel, celulele corticale pot fi distruse dup 6 minute de hipoxie, n timp ce celulele din nucleii (cenuii) centrali, tolereaz hipoxia pn la 30 minute. Celulele miocardice mor dup 3040 minute de anoxie. Alte sisteme celulare au o toleran i mai ridicat la hipoxie.

FENOMENE DE ADAPTARE LA HIPOXIE

Reacii respiratorii hiperpnee. Datorit hipoxemiei se excit zonele chemosensibile ale sinusului carotidian i crosei aortice. n aceste cazuri nu se produce hipercapnie.

Reacii cardio vasculare:- tahicardie cu creterea debitului cardiac;- HTA cu creterea vitezei de circulaie a sngelui;- modificri ale rezistenei vasculare: cerebrale, miocardice,

pulmonare cu redistribuia sanguin.Reacii sanguine: poliglobulie discret n hipoxia acut i net

n cea cronic. Concomitent are loc devierea la stnga a curbei de disociere a oxihemoglobinei asociat cu creterea indicelui de utilizare a O2 la nivelul esuturilor.

- 36 -

Fiziopatologia respiraiei

Numai dup depirea acestor mecanisme de compensare se instaleaz fenomenele manifeste ale insuficienei de O2. n hipoxie, datorit scderii PO2 la nivel tisular, are loc reducerea sintezei de ATP, acumularea de produi ai metabolismului anaerob (acid lactic) cu scderea pH ului, edem i tulburri ale funcionalitii celulare. Rezistena la hipoxie variaz de la un esut la altul.

Anomaliile dependente de lipsa de O2 se manifest clinic prin diverse tulburri la nivelul diferitelor organe.

Manifestri nervoaseSNC este cel mai sensibil la hipoxie, consumul su de O2 fiind

de aproximativ 3 ml/100g/min, ceea ce reprezint 20 % din consumul bazal de O2. Scderea oxigenului determin tulburri cerebrale:

- reacii psihice: somnolen, iritabilitate;- tulburri vizuale precoce;- tulburri auditive mai tardive;- pierderea contienei survine la o saturare cu O2 < 50 %.Manifestri miocardiceConsumul bazal de O2 al inimii este de aproximativ 10

ml/100g/min, ceea ce reprezint 15 % din consumul de O2. Hipoxia miocardic cronic poate produce alterri structurale severe, inclusiv dilatarea, hipertrofia i fibroza care pot limita i mai mult aprovizionarea cu O2. Clinic apar manifestri de angin pectoral.

Manifestri renaleConsumul de O2 este n medie de 6 ml/100g/min (8 % din

consumul bazal). n condiiile tulburrii aportului de O2 rezult ischemia renal acut care determin anomalii funcionale i structurale caracteristice insuficienei renale acute. Clinic apare oligurie, atribuit vasoconstriciei renale.

Manifestri digestiveFicatul are dubl aprovizionare cu snge: majoritatea

parenchimului hepatic se aprovizioneaz din vena port cu snge avnd o presiune parial a O2 relativ sczut. Celulele periferice ale lobului hepatic primesc snge naintea celulelor din centru i ca urmare, celulele centrolobulare primesc chiar n condiii normale o cantitate minim de O2. Deci n condiiile scderii aprovizionrii ficatului cu O2 se va produce necroz i fibroz centrolobular. Bolnavul prezint inapeten cu scderea secreiilor digestive, hiperglicemie.

FORME PARTICULARE DE INSUFICIEN RESPIRATORIE

Acestea sunt reprezentate de sindromul de detres respiratorie acut la adult i de sindromul de apnee n somn.

- 37 -

Fiziopatologia respiraiei

Sindromul de detres respiratorie acut (SDRA) la adult

Este o form de IR acut ce se manifest prin dispnee sever, tahipnee, cianoz i hipoxemie refractar la oxigenoterapie. Fiziopatologic, SDRA este o form special de edem pulmonar acut necardiogen, la care se asociaz multiple suferine viscerale datorate unui proces inflamator difuz care afecteaz celulele endoteliale capilare din toate organele.

Sinonime: atelectazie congestiv, atelectazie hemoragic, insuficien pulmonar posttraumatic, plmnul de oc.

Cel mai frecvent, SDRA apare la bolnavii cu septicemie la care s-au asociat traumatisme pulmonare, aspirarea de coninut gastric, i/sau transfuzii multiple. Toate formele de oc produc SDRA, de aceea se mai numete i plmnul de oc.

Condiiile etiologice care produc SDRA pot leza membrana alveolo-capilar fie pe cale inhalatorie (aspirare de coninut gastric, gaze toxice, diverse microorganisme), fie pe cale hematogen (septicemie, pancreatit acut, transfuzii repetate, embolii). Afectarea pulmonar (endoteliul capilar i epiteliul alveolar) face parte dintr-un proces inflamator difuz n care sunt implicate celulele endoteliale capilare din toate organele. De aici manifestrile sindromului care constau n IR progresiv cu caracter acut i insuficiene viscerale multiple.

Suferina endoteliului capilar i epiteliului alveolar se traduce prin congestie capilar, creterea permeabilitii capilare i trecerea apei i proteinelor n interstiiul pulmonar (edem interstiial). Se produc rupturi capilare i extravazare masiv de lichid, fibrin, hematii i leucocite n interstiiu, ce depete drenajul limfatic. Alveolele se umplu cu lichid bogat n proteine, ce se revars apoi n jurul spaiilor aeriene, lund aspectul de membrane hialine.

Fibroza interstiial i intraalveolar care urmeaz sindromului de hiperpermeabilizare capilar se datoreaz: endotoxinemiei, macrofagelor alveolare i limfocitelor activate care stimuleaz sinteza esutului conjunctiv i proliferarea fibroblatilor. Afectarea difuz endotelial poate fi agravat prin sindromul CID, care complic SDRA n 25% din cazuri.

Sindromul de apnee n somn

Somnul produce la oamenii sntoi dou modificri ventilatorii: hipoventilaia alveolar i episoade apneice care nu depesc numrul de 30 pe noapte i o durat de 10 secunde fiecare. Sindromul de apnee

- 38 -

Fiziopatologia respiraiei

n somn (SAS) este o tulburare respiratorie ce se caracterizeaz prin pauze respiratorii repetate, frecvente i prelungite n timpul somnului.

SAS de tip obstructiv apare datorit colapsului cilor aeriene superioare la nivelul faringelui . Spre deosebire de trahee i broniile mari care se menin deschise datorit suportului cartilaginos i de cile aeriene mici, ce se deschid datorit reculului elastic al parenchimului pulmonar, diametrul cilor aeriene superioare depinde de contracia muchilor dilatatori faringieni. Somnul predispune la ngustarea i chiar la colapsul cilor superioare prin reducerea tonusului acestor muchi.

Colapsul complet al cilor aeriene superioare, n cursul somnului, este precedat cu ani de ngustarea acestor ci, ceea ce produce sforitul. Cnd se produce apneea obstructiv n somn, sforitul se ntrerupe constatndu-se o perioad de tcere care dureaz 15-90 secunde. n timpul acestui episod de apnee, continu eforturile respiratorii inutile i se produce hipoxemie sever. ntreruperea apneei coincide cu o scurt trezire. Dup cteva respiraii profunde, bolnavul readoarme. Ciclul se repet de 200 - 400 ori n timpul uni somn de 6-7 ore. Consecinele SAS sunt: somnolena excesiv, pierderea memoriei, tulburri emoionale, risc crescut de HTA, angor, IMA i accidente vasculare cerebrale.

CTEVA DINTRE AFECIUNILE PULMONARE CARE GENEREAZ INSUFICIEN RESPIRATORIE

Pentru a exemplifica mecanismele de producere ale insuficienei pulmonare, precum i intricarea tulburrilor de ventilaie, difuziune i perfuzie, prezentm n continuare fiziopatologia edemului pulmonar acut, a astmului bronic, a emfizemului pulmonar i patologia pleural.

EDEMUL PULMONAR ACUT

Edemul pulmonar acut (EPA) presupune trecerea de ap, sruri minerale i proteine din capilarele pulmonare n spaiul extravascular pulmonar. EPA hemodinamic este o form paroxistic de dispnee sever datorit acumulrii excesive de lichid interstiial i ptrunderii sale n alveole, printr-o afeciune care produce o presiune capilar pulmonar (PCP) excesiv. Creterea PCP determin creterea filtratului capilar, care se acumuleaz iniial interstiial i apoi i intraalveolar.

Normal, la un individ aflat n repaus i culcat, presiunea hidrostatic n capilarele pulmonare este ntre 7-12 mmHg. Dac presiunea hidrostatic (PH) depete presiunea coloid-osmotic (PCO)

- 39 -

Fiziopatologia respiraiei

care este de 20-25 mmHg, la valori de peste 30 mmHg se produce transsudarea de lichid din capilar n spaiul interstiial i alveolele pulmonare. Se produce astfel o situaie favorabil instalrii edemului pulmonar interstiial i intraalveolar.

Etiologia EPA (dup Gherasim, 1996):

1. Presiune capilar excesiv:- Hipertensiune venoas;- Insuficiena ventricular stng (IVS);- Stenoza mitral (SM);- Cardiomiopatii i miocardite;- Mixomul atriului stng;- Tromboz venoas pulmonar;- Hipoxie;- Creterea volumului plasmatic;- Altitudine;- Hipertensiune arterial pulmonar acut;- Trombembolismul pulmonar.

2. Scderea presiunii coloid osmotice a plasmei:- Sindrom nefrotic;- Insuficiena hepatic;- Malabsorbie i malnutriie;- Tulburri ale permeabilitii capilare.

3. Tulburri umorale prin: catecolamine, histamin, bradikinin, serotonin,4. Rspunsuri imune i inflamatorii (ce cresc permeabilitatea membranei alveolo-pulmonare) n:

- traumatisme severe;- septicemii;- oc hipovolemic;- CID;- Bronhopneumonii;

5. Aciune chimic direct: hipoxie, administrare excesiv de O2, substane chimice (NH4, SO2),6. Insuficiena drenajului limfatic: obstrucie mediastinal; carcinomatoz pulmonar.

Condiiile etiologice de la punctul 1 realizeaz EPA hemodinamic. Condiiile etiologice de la punctul 3 realizeaz o form de EPA noncardiogen numit sindromul de detres respiratorie a adultului (Adult Respiratory Distress Syndrome-ARDS) sau SDRA (descris ca form particular de IR).

- 40 -

Fiziopatologia respiraiei

Patogenia EPA

n stenoza mitral i insuficiena ventricular stng se produce creterea presiunii n atriul stng care va determina creterea presiunii n venele pulmonare i ulterior creterea presiunii n capilarele pulmonare, conducnd la creterea capacitii de dilatare a capilarelor. Dac capacitatea de dilatare este depit de 3 ori, extravazarea se asociaz cu modificri de permeabilitate.

La copii, drenajul limfatic este bun i de aceea nu se produce EPA. La adult, dac drenajul limfatic este deficitar apar condiiile de producere a EPA (mai ales la btrni).

n infeciile pulmonare i extrapulmonare are loc creterea marcat a presiunii arteriale pulmonare care va determina, pe de o parte hipertensiune pulmonar, care accentueaz transsudarea i, pe de alt parte, creterea permeabilitii membranei alveolo-capilare prin factori vasoactivi care acioneaz local i nsoesc inflamaia.

Trombozele din sectorul venos pulmonar aprute prin staz n teritoriul respectiv intensific circulaia din teritoriul pulmonar permeabil din jur, determinnd creterea presiunii intravasculare, respectiv hipertensiune pulmonar. Tromboza provoac stenoz pulmonar care produce edem pulmonar prin supraperfuzie la bolnavii care au deja un edem pulmonar cronic.

La altitudine, hipoxia duce la creterea presiunii n sectorul arterial pulmonar producnd edemul pulmonar de mare altitudine. Acesta apare mai frecvent la cardiaci care au deja o circulaie pulmonar ncrcat, dac sunt supui hipoxiei de altitudine.

Afeciunile cerebrale i traumatismele craniene produc tulburri circulatorii nsoite de tulburri de metabolism prin creterea concentraiei ionilor de H+ n condiii de hipoxie. Ca urmare apare o acidoz sever responsabil de crize de dispnee cu instalarea EPA.

Etape n apariia EPA

Creterea semnificativ i rapid a presiunii hidrostatice n capilarul pulmonar determin creterea filtratului. Vasele limfatice se dilat, iar fluxul limfei crete de 10 ori fa de cel normal. Cnd capacitatea maxim de transport a vaselor limfatice este depit, lichidul extravazat ncepe s se acumuleze n interstiiul pulmonar lax i apare edemul interstiial (etapa I-a). Acesta se caracterizeaz prin dispnee cu ortopnee i apariia de raluri umede la bazele pulmonare care urc n ploaie de la baze la vrf.

- 41 -

Fiziopatologia respiraiei

n momentul n care acestea depesc din pulmon se instaleaz edemul alveolar (etapa a II-a). El se produce atunci cnd lichidul din interstiiu ptrunde n alveole, unde disloc aerul i sustrage o parte sau toat suprafaa de schimb alveolar de la hematoz. Edemul alveolar se produce de obicei cnd PH din capilarul pulmonar depete PCO (25-28 mmHg). Lichidul extravazat este iniial srac n proteine. Efectele gravitaiei determin formarea iniial a edemului la baze, unde PH este mai mare. Cnd PH intracapilar este ridicat (35-40 mmHg), prin membrana bazal trec prin efracie att proteine ct i elementele celulare ale sngelui, care pot ptrunde n alveole i pot aprea n expectoraia bolnavului. Pacientul are raluri accentuate i se neac n propriile secreii.

Edemul traheal (etapa a III-a). Prezena lichidului n alveole declaneaz reflexul de tuse i reprezint cauza ralurilor umede. Creterea cantitii de Hb desaturat provoac cianoza. Tulburrile respiratorii i gazometrice produc o stimulare simpatic responsabil de creterea inotropismului cu tahicardia i hipertensiunea arterial de la debut, pe de o parte, i sudoraie profuz pe de alt parte.

Episoadele de EPA se produc mai frecvent n cursul nopii (mai ales la cardiaci) deoarece:

- n timpul nopii are loc o acumulare de acid carbonic peste normal chiar la individul sntos. Fenomenul se datoreaz scderii nocturne a excitabilitii centrilor respiratori. n insuficiena cardiac la aceast aciditate fiziologic se adaug i cea patologic ceea ce duce la apariia dispneei;

- n timpul zilei, centrul respirator se afl sub influena coordonatoare a centrilor corticali care l excit i l freneaz dup nevoi. n felul acesta orice acumulare de acizi duce la accelerarea respiraiei i la ndeprtarea excesului.

- n timpul nopii, toate funciile circulatorii sunt diminuate: pulsul este mai rar, TA sczut, irigaia centrilor nervoi sczut. Toi aceti factori acioneaz simultan i n momentul n care centrii sunt sensibilizai prin creterea marcat a acidului carbonic, se declaneaz dispneea, respectiv criza de EPA;

- Creterea tonusului parasimpatic n timpul nopii ar explica i apariia nocturn a crizelor de astm bronic, colic hepatic, toate strile de spasm i tenesme.

- Administrarea de morfin n tratamentul EPA are efecte benefice deoarece:

- scade excitabilitatea centrilor nervoi i astfel amelioreaz dispneea;

- amelioreaz fora de contracie a miocardului, avnd efect inotrop pozitiv;

- 42 -

Fiziopatologia respiraiei

- crete volumul vaselor de capacitan n sectorul venos sistemic i reduce staza venoas.

ASTMUL BRONIC

Definiie: Obstrucia generalizat a cilor aeriene, cu etiologie multipl, foarte variat ca durat i intensitate, care apare la persoanele cu hiperreactivitate bronic (HRB) i se caracterizeaz clinic prin accese paroxistice de dispnee, tuse cu wheezing fiind reversibil spontan sau sub tratament.

Datele obinute prin lavaj bronho-alveolar i biopsie au condus la ideea c astmul bronic (AB) este o boal inflamatorie cronic, o bronit eozinofilic descuamativ.

La persoanele susceptibile, aceast inflamaie produce obstrucia difuz a cilor aeriene frecvent reversibil spontan sau sub tratament i determin o HRB la o varietate de stimuli (HRB specific i nespecific). Celulele inflamatorii sunt prezente n lumenul bronic, stratul epitelial i submucos al peretelui bronic.

Patogenia astmului bronic

n patogenia AB se descriu mecanisme imunologice i mecanisme neurogene.

I. Mecanisme imunologice . Se consider c n AB exist o component alergic prezent la peste 55% din pacienii astmatici i c majoritatea alergenilor sunt aeroalergeni. Acetia produc o hipersensibilizare la persoanele atopice, dup o expunere ndelungat i abundent la agenii etiologici. Odat sensibilizarea realizat, o minim expunere la agentul sensibilizant poate declana criza.

Clasificarea agenilor etiologici: 1. Respiratori : - polenul plantelor (de graminee, tei, salcm)- praful de cas- produse animale (pr, pene)- fina de gru- sporii de mucegaiuri sau fungi- uleiuri eterice (chimicale volatile)- gaze de eapament- lacuri i vopsele.

2. Alimentari : - alergene de origine animal (pete, ou de ra, molute)- vegetal (roii, vinete, cpuni, fragi)

- 43 -

Fiziopatologia respiraiei

- aditivi alimentari (benzoat, metabisulfit de Na i K, antioxidani, colorani)

3. Medicamente : aspirina4. Alergeni de contact percutan: cosmeticele.

Dup clasificarea lui Rackemann, AB poate fi: AB extrinsec (alergic) n care rolul declanator revine

alergenilor exogeni; AB intrinsec (nealergic) n care cauza este endogen: infecii

aeriene superioare bacteriene sau virale, medicamente (indometacin, aspirin), prin hiperventilaie (efort) sau factori psihologici (anxietate).

Absorbia de antigene (alergeni) la nivelul mucoasei cilor aeriene face ca acestea s vin n contact cu macrofagele (Mf) de la suprafaa mucoasei sau din ganglionii regionali. Antigenele (Ag) sunt procesate de Mf, care stimuleaz LB i plasmocitele s produc IgE antigen specifice.

Cantitatea de IgE produs depinde de: - factorii genetici (atopia);- controlul LT helper i supresor;- doza de antigen.

Bazofilele, mastocitele, macrofagele, eozinofilele, plachetele i limfocitele au receptori de suprafa pentru IgE.n producerea AB, rolul major l dein mastocitele i bazofilele. IgE se ataeaz pe suprafaa mastocitelor prin componenta Fc (cristalizabil), lsnd componenta Fab liber. Cnd se produce un al doilea contact cu acelai Ag se declaneaz cascada mediatorilor secunzi:

- activarea adenilciclazei mediaz transformarea ATP n AMPc;- activarea fosfolipazei C intervine n producerea de DAG, IP3

(inositol-trifosfat). IP3 contribuie la influxul Ca++ intracitosolic.Acesta interacioneaz cu calmodulina i activeaz proteinele

endocelulare conducnd la degranularea mastocitelor i bazofilelor, cu eliberarea mediatorilor din aceste celule.

Aceti mediatori pot fi: preformai:- histamina- triptaza- factorul chemotactic pentru eozinofile (ECF-A)- factorul chemotactic pentru neutrofile (NCF)- unele citochine

neoformai: - derivai din metabolismul acidului arahidonic. Acesta este metabolizat pe dou ci: calea lipooxigenazei i calea ciclooxigenazei.

Calea lipooxigenazei: conduce la formarea de acid hidroxieicosatetranoic (HETE) i de leucotriene (LTB4, LTC4, LTD4, LTE4). HETE i LTB4 au efecte intens chemotactice.

- 44 -

Fiziopatologia respiraiei

LTC4, LTD4 i LTE4 sunt constituieni ai substanei slab reactive a anafilaxiei (SRS-A) i au efecte bronhoconstrictoare...

Calea ciclooxigenazei: conduce la formarea de prostaglandine (PG), prostaciclin, TxA2 i PAF.

PGD2, PGF2 i TxA2 au efecte bronhoconstrictoare.PGE2 au efecte bronhodilatatoare.

PG n general au i aciuni circulatorii, creterea secreiei de mucus i chemotaxis.

Reacia de hipersensibilitate de tip I caracteristic AB se desfoar n dou etape:

1. Reacia alergic imediat ncepe odat cu activarea Mf i bazofilelor i eliberarea de mediatori (histamin, produi ai acidului arahidonic). Consecina acesteia este bronhospasmul, creterea permeabilitii capilare, edemul inflamator nespecific i chemotaxisul imediat pentru PMN i eozinofile.

Acest tip de reacie este inhibat de beta-simpatomimetice (miofilin, eufilin) i de stabilizatori ai membranei mastocitare (cromoglicat disodic).

2. Reacia alergic tardiv (ntrziat) apare la 4-6 ore, ca rezultat al eliberrii de substane chemotactice pentru eozinofile, PMN, limfocite, macrofage i plachete. Aceasta reprezint o faz infiltrativ (inflamatorie) rezultat al mediatorilor chemotactici i a efectorilor celulari secundari. Consecina sa este inflamaia bronic specific (Fig.7) care amplific bronhospasmul, mrete secreia de mucus i crete reactivitatea bronic. Reacia alergic tardiv este inhibat de corticosteroizi care previn sau reduc HRB, dar nu au aciune direct pe mastocite.

Rolul alterrilor epiteliale n timpul accesului de AB Alterrile epiteliale sunt produse de: 1 proteinele bazice (PBM) derivate din eozinofile; 2 radicalii liberi de O2; 3 edemul submucos. Proteinele bazice sau cationice majore (PBM sau PCM)

declaneaz creterea permeabilitii epiteliului bronic prin alterarea jonciunilor intracelulare i Ag au un acces mai uor.

Epiteliul are rol protector; celulele epiteliale conin enzime care degradeaz mediatorii inflamaiei. Astfel ele elibereaz un factor relaxant EpDRF (Epithelial Derived Relaxant Factor) cu efect bronhodilatator.

Alterrile epiteliale expun terminaiile nervoase libere subepiteliale la factori fizici, chimici i prin reflex de axon produc bronhospasm.

- 45 -

Fiziopatologia respiraiei

Celulele epiteliale lezate produc mediatori chimici proinflamatori (LTB4, 5-HETE). Aceti mediatori produc recrutare celular secundar, care mrete rspunsul inflamator.

n faza cronic de evoluie, se instaleaz hipertrofia musculaturii netede bronice precum i depunerea de colagen sub epiteliul bronic, ceea ce determin micorarea (ireversibil) a lumenului.

- 46 -

Fig.7. Rspunsul inflamator n AB: mastocitele activate elibereaz factori chemotactici i spasmogeni, 1.bazofil, 2.eozinofil, 3.macrofag, 4. trombocit (plachet), CI = infiltrat inflamator, hipersecreie de mucus (M = mucus), hipertrofia musculaturii netede (SM = musculatura neted) i infiltrat celular n asociere cu genereaz astmul subacut i cronic.

Dup Ivan Roitt: IMMUNOLOGY, third edition 1993, pg.19.17.

II. Mecanismele neurale se refer la intervenia stimulilor nonimunologici: infecii virale, efort, stres psihoemoional, inhalare de iritani. Intervenia acestor factori poate determina apariia crizei de astm bronic prin mecanism reflex condiionat (la atingerea unei flori sintetice, la vederea unui tablou ce reprezint floarea care a produs sensibilizarea individului sau la vederea unui autovehicul ce produce gaze de eapament, la cinematograf, persoanei alergice la gaze toxice).

Sistemul nervos autonom implic 3 componente cu rol n controlul tonusului cilor aeriene i a secreiilor acestora: sistemul colinergic, sistemul adrenergic, sistemul nonadrenergic noncolinergic (NANC) sau peptidergic.1. Sistemul colinergic. Efectele colinergice pe cile aeriene sunt mediate prin receptorii muscarinici de pe celulele int. n AB sunt importani receptorii muscarinici M2 i M3 care determin pe de o parte bronhoconstricia i pe de alt parte secreia de mucus din glandele submucoase i celulele caliciforme din epiteliu. Exagerarea reflexelor colinergice ar fi responsabil de HRB nespecific, att n accesul astmatic, ct i n astmul cronic.2. Sistemul adrenergic. Receptorii adrenergici sunt distribuii variabil n plmn:

- -receptorii sunt foarte puini n cile aeriene largi i broniole;

- 2-receptorii sunt n numr mare pe muchiul neted bronic, mastocite, glandele bronice, celulele epiteliale.

Stimularea receptorilor adrenergici produce bronhoconstricie.Stimularea receptorilor 2-adrenergici produce bronhodilataie

prin stimularea adenilatciclazei care intervine n transformarea ATP n AMPc i prin stimularea proteinkinazelor celulare determin relaxarea muchiului neted bronic.

Plecnd de la lacunele diverselor teorii i aducnd n sprijin fapte noi A. Szentivany a formulat Teoria -adrenergic a anomaliei atopice din AB. Szentivany consider c receptorul -adrenergic este adenilatciclaza, o glicoprotein localizat n membrana celular.

Blocarea sau funcionarea sczut a -receptorilor printr-un defect primar sau prin scderea densitii lor duce la o marcat cretere a HRB. Este vorba despre creterea iritabilitii cilor aeriene prin rspunsul redus al receptorilor -adrenergici, teorie denumit de Szentivany a blocadei -adrenergice .

n strile atopice, mediatorii chimici sunt eliberai din mastocite. AMPc inhib eliberarea de histamin i ali mediatori indui imunologic; concentraiile sczute de AMPc ca n -blocad sau deficiene de

adenilatciclaz, cresc eliberarea de mediatori i vor duce la apariia simptomelor de AB.

Terapeutic se urmrete activarea adenilatciclazei prin stimularea receptorilor , aciune intensificat de corticosteroizi. Deci (dup Weiss) prin administrarea de adrenalin, efedrin sau corticosteroizi se produce o cretere a concentraiei de AMPc n celulele muchiului neted i mastocit. Rezultatul imediat este relaxarea muchiului neted i inhibarea eliberrii mediatorilor chimici.

Fosfodiesteraza intervine n transformarea AMPc n 5-AMP. Medicamentele care inhib fosfodiesteraza menin, de asemenea, nivelul crescut al AMPc, producnd relaxare bronic (teofilina, miofilina).

Astzi este nlocuit adrenalina i efedrina cu bronhodilatatoare de sintez ( 2-adrenergice selective). Preparatele cele mai utile sunt Salbutamolul (Ventolin) i Terbutalina (Bricanyl).

Un medicament foarte util n AB s-a dovedit a fi cromoglicatul de Na (Intal, Lomudal), substan care inhib degranularea mastocitelor i, deci, eliberarea de histamin i ali mediatori.

3. Sistemul nonadrenergic noncolinergic (NANC) este un sistem independent, complex, reprezentat de un sistem inhibitor i unul excitator.

- Sistemul inhibitor NANC determin relaxarea fibrelor musculare netede bronice prin intermediul VIP (VasoIntestinal Peptide), care are o aciune bronhodilatatoare. n cile aeriene exist receptori pentru VIP. VIP este degradat rapid de triptaza de origine mastocitar i de alte enzime eliberate de celulele inflamatorii.

- Sistemul excitator NANC este alctuit din terminaiile nervoase capabile s elibereze neuropeptide denumite i tahikinine. Aceste neuropeptide sunt: substana P, neurokininele A i B, calcitonin-gene-related peptide (CGRP).

Efectele sistemului excitator NANC sunt: bronhoconstricie, hipersecreie de mucus modificat structural discrinie i edem, prin vasodilataie bronic.

Eliberarea de neuropeptide n AB este legat de dou fenomene: reflexul de axon i inflamaia neurogen. Descuamarea epiteliului bronic scade producia de neuro-endopeptidaze i ncetinete catabolismul tahikininelor, amplificndu-le efectele.

n concluzie, exist o strns corelaie ntre mecanismele imune, inflamaia bronic i factorii neurogeni. Aceste elemente sunt responsabile de: bronhoconstricie, infiltrare celular, hipersecreie mucoas, edem, descuamare i fibroz subepitelial.

La sfritul crizei, bolnavul prezint o sput vscoas, alb, aderent, n cantitate mic, bogat n cristale Charcot-Leyden, spirale Curshmann i eozinofile.

n patogenia AB se descriu tulburri maxime n accesul astmatic i tulburri minime ntre accese. Aceste tulburri se refer la:

1. mecanica pulmonar2. schimburile gazoase pulmonare3. funcia cardiac.

1. Mecanica pulmonar. Reducerea tranzitorie a diametrului cilor aeriene va crete rezistena la flux, mai ales n cile aeriene mici. Ca urmare, fluxul respirator maxim se reduce (VEMS real se reduce cu 25-30% din VEMS teoretic) i implicit indicele Tiffneau scade sub 50%. Disfuncia ventilatorie obstructiv se caracterizeaz i prin creterea volumului rezidual, a capacitii reziduale funcionale i a capacitii funcionale totale.

2. Schimburile gazoase pulmonare . Datorit hipoventilaiei se produce hipoxemie iniial cu normocapnie i apoi cu hipocapnie nsoit de alcaloz respiratorie. n accesele severe i prelungite de AB se produce acidoz metabolic prin creterea acidului lactic datorit folosirii excesive a O2 tisular.

3. Funcia cardiac. Aceasta este modificat minim n accesul astmatic uor i semnificativ n accesul astmatic sever prin: - hiperinflaie pulmonar; - hipoxemie; - acidoz. Electrocardiografic modificrile sunt reprezentate de: unda P de tip pulmonar, tahicardie sinusal, deviaia axei QRS la dreapta.

BRONITA CRONIC

n cadrul BPOC (bronhopneumopatie cronic obstructiv) se afl i bronita cronic (alturi de astmul bronic) care se nsoete de o hipersecreie bronic persistent i recurent, ce determin expectoraie pentru o perioad de mai multe zile consecutiv i cu mai mult de trei episoade pe an.

Broniolita cronic este strict legat de afectarea cilor aeriene mici i rareori evolueaz fr bronit cronic. Ambele afeciuni sunt rezultatul unei stri de iritaie prelungit pe cile aeriene, strns asociat cu poluarea aerului i cu fumatul.

n patogeneza bronitei cronice este prezent hipersecreia de mucus, ce conduce la o tuse productiv cronic i tipic (tusea fumtorului). Sub aspect patologic aceast stare este considerat a fi o hiperplazie a epiteliului glandelor mucoasei din cile aeriene mari, acompaniat de o cretere a celulelor n cup i de o scdere a celulelor epiteliale ciliate. Alte modificri includ:

metaplazia scuamoas a mucoasei bronice; edemul submucoasei; fibroza; infiltraie limfocitar variat.

Bronita cronic este n acelai timp acompaniat de diverse grade de fibroz alveolar.

n patogeneza broniolitei cronice este implicat inflamaia, reducerea diametrului cilor aeriene i fibroza bronhiolelor, determinnd tulburri ale fluxului aerian de intrare i ieire n alveole. Epiteliul bronhiolar poate dezvolta metaplazia celulelor n cup, cu secreia de mucus, care va determina n continuare o limitare a fluxului de aer. Scderea elasticitii i obstrucia bronhiolelor poate conduce la distensia sacului alveolar i la distrugerea de substan (emfizem).

Cercetrile recente confirm existena relaiei dintre stresul oxidativ i BPOC, n sensul dereglrii balanei oxidanilor antioxidanilor la nivelul celulelor pulmonare, la pacientul cu BPOC. Astfel, aprarea antioxidant pulmonar include ambele sisteme: enzimatic i nonenzimatic. Antioxidani enzimatici majori (sistemul de protecie celular) sunt: superoxid dismutaza SOD, catalaza, sistemul redox al glutationului GSH. Oxidanii pot avea nu numai o toxicitate celular direct pe structurile plmnului n sensul lezrii acestora (pe elementele esutului conjunctiv, pe ADN, pe lipide i proteine), dar pot media procese care conduc la dezvoltarea BPOC (cresc producia de mucus de ctre celulele epiteliale, pot stimula formarea de tromboxan, pot reduce activitatea surfactantului i leza fibroblatii).

EMFIZEMUL PULMONAR

Definiia: anatomic a emfizemului pulmonar (EP): destinderea spaiilor aeriene distale bronhiolelor terminale, asociat cu distrugerea septurilor interalveolare (Fig.8). Funcional, EP se caracterizeaz prin creterea capacitii reziduale funcionale. n peste 60% din cazuri, EP este secundar bronitei cronice.

Clasificarea EP

1. EP acut: - fiziologic n efortul fizic intens;- vezicular n crizele de astm bronic;- interstiial postoperator sau posttraumatic.

2. EP cronic: - difuz: obstructiv tip bronitic neobstructiv: atrofic (ereditar), senil

- localizat: n atelectazie, cicatrici fibroase rezecii segmentare chirurgicale

- bulos: bul mic, bule multipleEP poate avea dou forme: EP ereditar i EP secundar.

Emfizemul pulmonar ereditar

Acest tip de emfizem apare prin deficitul de 1-antitripsin, enzim ce are rol n reglarea sistemului fibrinolitic astfel:

- inhib plasmina, deci degradarea cheagului de fibrin;- inhib enzimele de origine leucocitar cu rol n distrucia

tisular: colagenaza, elastaza, chimotripsina.Deficitul de 1-antitripsin favorizeaz aciunea distructiv

crescut a enzimelor proteolitice la nivel bronic n unele fenomene inflamatorii. n urma acestei agresiuni puternice se acumuleaz celule cu rol fagocitar i sunt declanate fenomenele inflamatorii.

Excesul de elastaz degradeaz fibrele elastice; diminuarea acestora produce pierderea elasticitii pulmonare i consecutiv se dezvolt esutul conjunctiv. Aa se explic de ce deficitul de 1-antitripsin precipit procesul de mbtrnire normal pulmonar. Aceast leziune biochimic favorizeaz apariia emfizemului pulmonar la tineri i la categoriile profesionale cu risc: sufltorii n sticl i cntreii la instrumente de suflat.

Fig.8: Emfizemul pulmonarA. Bronhiolele pulmonare se continu cu ductul alveolar i acinii alveolari. B. Emfizem centrolobular cu dilatarea iniial a bronhiolelor. C. Emfizem panacilar cu distensia structurilor alveolare (iniial) urmat de distrugerea structurilor alveolare, a ductului alveolar i apoi a bronhiolelor terminale.

Dup Kumar, Kotran, Robbins: Basic Pathology, sixth edition, 1997, p. 398.

Emfizemul pulmonar secundar

Emfizemul care intereseaz zona din centrul lobului pulmonar, situat n jurul bronhiolei terminale se numete emfizem centrolobular. Acesta este secundar bronitei cronice.

EP care intereseaz iniial periferia lobului i afecteaz n final ntregul lob se numete emfizem panlobular.

Modificrile din bronita cronic pot favoriza sau determina EP i invers. Astfel, obstrucia permanent a bronhiilor mici i a bronhiolelor dintr-o bronit cronic va antrena hipoventilaia inegal care va duce la retenie de aer expirat n alveole. Ca urmare, apar dou consecine: una anatomic distensia alveolar i alta funcional creterea volumului rezidual. Astfel, fiecare cantitate de aer inspirat se va dilua ntr-un volum rezidual mai mare, ceea ce va antrena scderea presiunii O2 sub 100 mmHg, adic instalarea hipoventilaiei alveolare.

Secundar acesteia, se produce scderea saturaiei n O2 a sngelui sub 90% la nivel alveolo-capilar, adic instalarea hipoxemiei.

Hipoxemia, odat aprut, va determina urmtoarele mecanisme compensatorii:

hiperventilaia care va corecta deficitul de eliminare a CO2, mpiedicnd instalarea hipercapniei. Este etapa de hipoxemie cu normocapnie.

reflexul alveolo-vascular von Euler care va produce vasoconstricie cu reducerea perfuziei teritoriilor hipoventilate i scderea contaminrii sngelui normal arterializat cu snge insuficient oxigenat.

Toate acestea se realizeaz n final cu o cretere a travaliului muscular i a costului ventilaiei. Etapa de hipoxie cu normocapnie va fi urmat de cea de hipoxie cu hipercapnie ( 2COP > 50 mmHg). Instalarea acidozei respiratorii va fi un timp tamponat de creterea reteniei de bicarbonai la nivel renal, deci a rezervei alcaline.

Reflexul vasoconstrictor von Euler va determina hipertensiune n mica circulaie (hipertensiune n artera pulmonar) reversibil n prima etap.

Hiperdistensia alveolar comprim capilarele, reducndu-le lumenul; hipoxia persistent determin modificri structurale ale pereilor acestora. n timp, septurile interalveolare se atrofiaz i se rup.

Compresiunea reelei vasculare i dispariia septurilor cu capilarele tributare determin reducerea anatomic a patului vascular pulmonar, cu instalarea hipertensiunii ireversibile n mica circulaie , avnd consecine asupra inimii drepte prin realizarea suprasolicitrii ventriculare drepte.

Reducerea teritoriului vascular crete viteza de circulaie a

sngelui n mica circulaie, iar timpul de contact snge-aer alveolar scade sub 0,35 s (acesta este timpul favorabil schimburilor eficiente). Hipoxemia se accentueaz, iar excesul de CO2 nu poate fi eliminat; astfel, se instaleaz hipercapnia. Retenia de bicarbonai de Na la nivel renal corecteaz excesul de CO2, dar antreneaz retenia hidric care va duce la hipervolemie .

Hipoxia cronic stimuleaz eritropoieza, cu o cretere a eritropoietinei secretat la nivel rena