Нарушения бронхиальной проходимости и курение: механизм взаимосвязи

Чем опасен табачный дым

Сигаретный дым — наиболее значимый фактор, связанный с нарушением бронхиальной проходимости, который является основной причиной 80-90% случаев развития хронической обструктивной болезни легких. «Курение повреждает почти все органы тела, и, к сожалению, это повреждение часто приводит к неизлечимым заболеваниям и смерти», — уточняют специалисты Центров по контролю и профилактике заболеваний США.

У курильщиков с обструкцией дыхательных путей гораздо быстрее снижается функция легких и в разы выше смертность от легочных причин, чем у некурящих. Эффект влияния сигарет на бронхиальную проходимость дозозависимый: чем больше индекс пачка/лет у человека, тем выше вероятность хронической обструкции. Тем не менее, у значительного числа заядлых курильщиков функция легких остается в пределах нормы, что указывает на наличие других факторов, участвующих в возникновении обструктивных нарушений.

Факторы риска развития бронхиальной обструкции

Несколько факторов риска повышают вероятность снижения бронхиальной проходимости у курильщиков. Прежде всего, важным предиктором бронхообструкции является гиперреактивность бронхов. Скорость снижения объема форсированного выдоха за одну секунду (ОФВ1) у курильщиков коррелирует с реакцией субъекта на неспецифическую бронхиальную нагрузку. Исследования в больших популяциях показали, что у лиц с ранней обструкцией гиперреактивность бронхов является сильным предиктором изменений ОФВ1.

Другим важным фактором развития хронической обструкции дыхательных путей в ответ на курение является генетическая предрасположенность. Ярким примером может стать дефицит α1-антитрипсина, который приводит к раннему развитию эмфиземы. Возможно, существуют и другие мутации, при которых сигаретный дым более пагубно влияет на респираторную функцию.

Другие факторы риска включают возраст, уровень загрязнения воздуха, перенесенные в детстве заболевания, род занятий, социальный класс и употребление алкоголя. Однако степень влияния каждого из этих факторов на риск бронхиальной обструкции неизвестна.

Понятие бронхиальной обструкции

Хроническая обструкция дыхательных путей — это синдром, ассоциированный с курением, который может сопровождать развитие обструктивного хронического бронхита, эмфиземы и заболевания мелких дыхательных путей.

Основными симптомами бронхообструкции являются кашель, отделение мокроты и одышка, а также жесткое дыхание и сухие свистящие хрипы при аускультации. Многие курильщики, у которых развиваются легкие симптомы заболевания, длительное время считают себя здоровыми, что затрудняет своевременную диагностику.

Критерием бронхиальной обструкции является снижение отношения ОФВ1/ФЖЕЛ менее 70%. Степень снижения ОФВ1 от должного определяет степень тяжести ограничения воздушного потока.

Ограничение воздушного потока возможно двумя способами: за счет снижения давления, прикладываемого к системе, либо за счет сужения бронхов. У курильщиков периферическое сопротивление дыхательных путей может повышаться за счет изменений самих дыхательных путей (например, воспаление, отек слизистой оболочки, сокращение гладкой мускулатуры, задержка мокроты) или действующих на бронхи статических (разрушение альвеолярных прикреплений, уменьшение эластичности легких) и динамических (например, динамическое сжатие) сил.

Механизмы бронхиальной обструкции при воздействии сигаретного дыма

Хотя курение сигарет является основной причиной хронической обструкции дыхательных путей, только у 24-47% курильщиков действительно развивается клинически значимая обструкция. Реакция человека на сигаретный дым определяется его составом, а также способом курения.

Состав сигаретного дыма

Сигаретный дым представляет собой сложную гетерогенную смесь примерно 4000 веществ. Основными компонентами сигаретного дыма являются газообразные вещества (двуокись углерода (CO2), окись углерода (CO), раздражающие вещества и канцерогены), а также твердые частицы (никотин и смола). Смола — это общий термин, объединяющий частицы дыма и конденсирующиеся компоненты газовой фазы, за вычетом никотина и воды. Смола содержит различные ароматические углеводороды, в том числе канцерогены (нелетучие нитрозамины, ароматические амины, бензопирен) и радиоактивные элементы (полоний-210).

• Показано, что никотин оказывает хемотаксическое действие на нейтрофилы человека. Нейтрофилы — это первые клетки, рекрутируемые при воспалении легких, следовательно, они могут играть важную роль в развитии реакции в легких и, в конечном итоге, обструкции дыхательных путей.
• В нескольких исследованиях была продемонстрирована связь между количеством вдыхаемой смолы и развитием бронхиальной обструкции. Оказалось, что смолы вызывают повышенное образование мокроты, кашель и изменения в легких. Однако независимого влияния на легочную функцию смола не имеет.
• Некоторые раздражающие вещества (например, акролеин, крезол, ацетон, фенол), присутствующие в дыме, могут действовать непосредственно на дыхательные пути, повреждая мукоцилиарный аппарат слизистой оболочки бронхов и способствуя развитию и прогрессированию бронхита.
• Наконец, хорошо известна роль свободных радикалов, способствующих развитию эмфиземы и обструкции дыхательных путей: свободные радикалы реагируют с кислородом с образованием оксирадикалов в дыме и инактивируют α1-антитрипсин, нарушая его защитную функцию.

Способ курения

Оказалось, что курить можно тоже очень по-разному. Средний объем вдыхаемого во время затяжки дыма варьируется от 0,27 до 1,97 л, а средняя продолжительность вдыхания дыма — от 2 до 6,8 с. При этом восприятие курильщиками объема затяжки может быть довольно неточным, что объясняет отсутствие связи между вдыханием дыма и потерей функции легких в некоторых случаях. С другой стороны, лица, использующие большие объемы затяжки, подвержены более высокому риску развития обструкции. Кроме того, важную роль может играть паттерн вдоха, который тоже различается у разных людей.

Изменения в легких при курении

У здоровых людей иммунологические защитные механизмы ограничивают проникновение веществ через поверхность слизистой оболочки и удаляют частицы, отложившиеся вдоль дыхательных путей и в альвеолах. Хроническое курение сигарет нарушает местную защиту и одновременно повышает количество вдыхаемых частиц. В связи с этим происходит накопление смоло-никотиновых частиц в стенках дыхательных путей и развитие хронического воспалительного процесса, в исходе приводящего к фиброзу и нарушению бронхиальной проходимости.

Воспаление дыхательных путей

Давно известно, что воздействие сигаретного дыма связано с воспалением дыхательных путей. Сочетание прямого воздействия сигаретного дыма и косвенного повреждения тканей при хроническом воспалении приводит к ряду эпителиальных изменений, включая плоскоклеточную метаплазию, гиперплазию слизистых желез, изменения мукоцилиарного клиренса и фиброзные изменения. Считается, что в этом процессе играют роль несколько типов воспалительных клеток.

При курении в бронхо-альвеолярном лаваже увеличивается количество нейтрофилов, причем их уровень коррелирует с ежегодным снижением ОФВ1. Другой клеткой, участвующей в этом процессе, являются Т-лимфоциты. В отличие от астмы, при воспалении которой преобладает субпопуляция CD4+, при хронической обструкции дыхательных путей наблюдается увеличение субпопуляции CD8+. При этом обнаружено, что число и доля нейтрофилов и CD8+ лимфоцитов по мере развития обструкции дыхательных путей. Предполагается, что люди с исходно более высокой популяцией клеток CD8+ могут быть более восприимчивы к дальнейшему рекрутированию CD8+ лимфоцитов и более быстрому снижению функции легких.

Остается спорной роль эозинофилов. Показано, что их уровень повышен у пациентов с бронхиальной обструкцией, и некоторые авторы предполагают их роль в патогенезе хронического воспаления дыхательных путей.

Деструкция легочной паренхимы

Как было сказано выше, сигаретный дым окисляет α1-антитрипсин, нарушая его антипротеазную активность. Как следствие, беспрепятственная протеолитическая активность повреждает паренхиму легких, разрушая эластин, усиливая рекрутирование нейтрофилов и увеличивая отложение коллагена в стенках бронхов. Разрушение тканей также приводит к рекрутированию иммунных клеток и поддержанию хронического воспаления в паренхиме легкого. Более того, уровень воспаления мелких дыхательных путей у курильщиков коррелирует с разрушением альвеолярной стенки и развитием эмфиземы.

Ремоделирование дыхательных путей

Ремоделирование дыхательных путей — это термин, описывающий структурные изменения в легких на фоне воспаления. Ремоделирование включает отек стенки бронха, прогрессирующее отложение коллагена и фиброз стенки дыхательных путей вместе с ремоделированием гладкой мускулатуры. В результате этих происходит сужение бронхов и снижение легочной функции.

Роль мелких дыхательных путей

Имеются данные о том, что воспалительные изменения в мелких дыхательных путях вносят важный вклад в нарушение бронхиальной проходимости при курении. Бронхиолит и скопление в мелких бронхах альвеолярных макрофагов и других иммунных клеток могут являться предшественниками центроацинарной эмфиземы, характерной для курильщиков. Уровень воспаления в мелких бронхах коррелирует со степенью фиброза и выраженностью эмфиземы. При этом клинически эти изменения могут еще не проявляться. Таким образом, бронхиолит может являться первым признаком нарушения функции легких у курильщиков. Однако требуются новые неинвазивные методы диагностики, чтобы улучшить выявляемость бронхиальной обструкции на ранних стадиях.