Читать книгу Choroby wirusowe w praktyce klinicznej - Группа авторов - Страница 35

4.3.1. ZAKAŻENIA GÓRNYCH DRÓG ODDECHOWYCH

Zakażenie wirusowe komórek nabłonkowych błony śluzowej nosa może skutkować ich masywnym zniszczeniem, jak to ma miejsce w zakażeniu wirusem grypy A lub adenowirusami. Zakażenie koronawirusami prowadzi najczęściej do mniej nasilonego uszkodzenia wyściółki śluzowej, natomiast w przebiegu zakażenia rinowirusami lub HRSV nie obserwuje się właściwie zmian histologicznych w obrębie błony śluzowej. Niezależnie od stopnia uszkodzenia nabłonka, skutkiem zakażenia błony śluzowej jamy nosowo-gardłowej jest ostra odpowiedź zapalna, przejawiająca się syntezą cytokin prozapalnych i naciekiem komórek odpornościowych. Reakcja immunologiczna jest odpowiedzialna – przynajmniej po części – za wiele objawów przeziębienia, szczególnie takich jak nieżyt i niedrożność nosa. Odpowiedź zapalna jest prawdopodobnie związana z miejscowym wzrostem objętości krwi w łożysku naczyniowym i ze zwiększonym przepływem krwi w okolicznych naczyniach krwionośnych, czemu towarzyszy wzrost przepuszczalności ścian naczyń krwionośnych. Wydzielina pojawiająca się we wczesnym okresie przeziębienia jest głównie skutkiem wysięku płynu surowiczego, natomiast w dalszym przebiegu zakażenia jest produktem gruczołów śluzowych.

Podczas przeziębienia kaszel pojawia się tylko w niektórych przypadkach, z reguły wtórnie wobec nieżytu nosa. Patogeneza kaszlu w przebiegu przeziębienia nie jest w pełni jasna, prawdopodobnie uczestniczy tu kilka mechanizmów. W niektórych przypadkach objaw ten jest wynikiem rozprzestrzenienia się zakażenia w kierunku dolnych dróg oddechowych. Ważniejszą rolę odgrywa prawdopodobnie podrażnienie receptorów w górnych drogach oddechowych, uwrażliwionych z powodu infekcji. Towarzyszący przeziębieniu ból gardła jest najprawdopodobniej wynikiem syntezy bradykininy podczas procesu zapalnego.

W przebiegu większości wirusowych zakażeń górnych dróg oddechowych, objawy ograniczone są do jamy nosowo-gardłowej i gardła. Jednak w pewnym odsetku przypadków, szczególnie w grupach ryzyka, zakażenie może obejmować krtań, tchawicę, a także oskrzela. Świst krtaniowy, chrypka oraz kaszel, czyli typowe objawy towarzyszące zajęciu gardła i krtani, są w głównej mierze wynikiem reakcji zapalnej. Towarzyszące zapaleniu krtani trudności w oddychaniu są wynikiem obrzęku błony śluzowej, co może prowadzić do istotnego zwężenia światła dróg oddechowych. W szczególności dotyczy to krtani na wysokości chrząstki pierścieniowatej. Ten odcinek dróg oddechowych cechuje się wyjątkowo wąskim światłem, co przy jednoczesnym ograniczeniu całego obwodu dróg oddechowych przez stosunkowo sztywne struktury chrząstki pierścieniowatej decyduje o tym, że obrzęk błony śluzowej znacząco ogranicza światło dróg oddechowych. Należy zaznaczyć, że opór dla przepływu powietrza w drogach oddechowych rośnie odwrotnie proporcjonalnie do czwartej potęgi promienia poprzecznego przekroju dróg oddechowych. Tak więc niewielkie zmniejszenie promienia światła dróg oddechowych prowadzi do znacznego zwiększenia oporu dla przepływu powietrza. Dlatego nawet niezbyt nasilony stan zapalny, pojawiający się w obrębie nabłonka tchawicy i nagłośni, może prowadzić u małych dzieci do znaczącego utrudnienia przepływu powietrza. Świst krtaniowy jest bardziej słyszalny przy wdechu, co wynika z większej wdechowej prędkości przepływu powietrza i niższego wdechowego ciśnienia w tym odcinku dróg oddechowych. Powoduje ono tendencję do wdechowego zapadania się ścian dróg oddechowych. Niekorzystny wpływ na przepływ powietrza przez drogi oddechowe mogą mieć także dodatkowe czynniki, jak długotrwały płacz lub niedrożność nosa. Zwiększenie oporów w drogach oddechowych prowadzi do zmniejszenia objętości oddechowej, co jest kompensowane zwiększeniem częstości oddechów. Wskutek tych zmian może dochodzić do zaburzeń stosunku wentylacji do perfuzji w płucach, a w konsekwencji do obniżenia ciśnienia parcjalnego tlenu we krwi tętniczej. Dalszy wzrost oporów dla przepływu powietrza lub zmęczenie mięśni oddechowych uniemożliwiające utrzymanie odpowiedniej minutowej wentylacji płuc może prowadzić do zaburzeń w eliminacji dwutlenku węgla i hiperkapni oraz pogłębienia hipoksemii.

Patogeneza ostrych zapaleń ucha środkowego jest ściśle związana z czynnością trąbki słuchowej. Pełni ona przynajmniej 3 ważne funkcje fizjologiczne: chroni ucho przed wydzieliną nosogardzieli, odprowadza do nosogardzieli wydzielinę ucha środkowego, zapewnia wentylację ucha środkowego i równoważy ciśnienie między uchem środkowym a zewnętrznym kanałem słuchowym. Zaburzenia anatomiczne lub funkcjonalne dotyczące trąbki słuchowej są głównym czynnikiem predysponującym do rozwoju zapalenia ucha środkowego: przy zaburzeniu przynajmniej jednej z powyższych funkcji ryzyko zakażenia ucha środkowego drastycznie wzrasta. Większość epizodów zapalenia ucha środkowego rozwija się według następującej sekwencji: przekrwienie błony śluzowej górnych dróg oddechowych w wyniku zakażenia wirusowego → obrzęk błony śluzowej trąbki słuchowej i upośledzenie funkcji nabłonka migawkowego → zaburzenie drożności trąbki słuchowej → wytworzenie podciśnienia w uchu środkowym → aspiracja patogenu bakteryjnego i/lub wirusowego do ucha środkowego → zapalenie ucha środkowego.

W patogenezie ostrego zapalenia zatok główną rolę odgrywają 3 czynniki: drożność ujścia zatok, czynność aparatu rzęskowego, charakter wydzieliny zatok. Najważniejszą i najczęstszą przyczyną zwężenia lub całkowitej niedrożności ujścia zatok są zakażenia wirusowe górnych dróg oddechowych, którym towarzyszy obrzęk błon śluzowych i niedrożność nosa. Podczas wirusowego nieżytu nosa przez 80% czasu trwania objawów ujścia zatok są niedrożne, co prowadzi do czasowego wzrostu ciśnienia wewnątrz zatok. W tworzącej się zamkniętej przestrzeni szybko dochodzi do obniżenia ciśnienia parcjalnego tlenu, a w konsekwencji do wytworzenia podciśnienia względem ciśnienia atmosferycznego. Sprzyja to aspiracji do światła zatok wydzieliny obecnej w górnych drogach oddechowych, zawierającej bakterie oraz wirusy. Zjawisko to nasila się podczas pociągania nosem oraz wydmuchiwania nosa. Ocenia się, że podczas pojedynczego wydmuchiwania nosa do zatok może dostawać się około 1 ml wydzieliny górnych dróg oddechowych, co stanowi bardzo skuteczny mechanizm kontaminacji zatok drobnoustrojami występującymi w górnych drogach oddechowych. Przy utrzymującej się niedrożności ujścia zatok dochodzi w nich do akumulacji płynu. Drugą przyczyną przedostawania się drobnoustrojów z górnych dróg oddechowych jest obserwowane w przebiegu zakażenia wirusowego uszkodzenie nabłonka rzęskowego zatok. Uszkodzenie aparatu kurczliwego komórek rzęskowych obserwowane jest podczas ostrej fazy nieżytu nosa (do 7 dni), w tym czasie dochodzi też do postępującego uszkodzenia całych obszarów nabłonka rzęskowego. Zakażeniu towarzyszy też zwiększenie lepkości wydzieliny śluzowej zatok, m.in. z powodu występowania w niej szczątków zniszczonych komórek nabłonkowych oraz obecności komórek zapalnych. Prowadzi to do znacznego zaburzenia procesu usuwania płynu z wnętrza zatok, co zwiększa ryzyko rozwoju zakażenia bakteryjnego, a także mieszanych infekcji wirusowo-bakteryjnych.

4.3.2. ZAKAŻENIA DOLNYCH DRÓG ODDECHOWYCH

Patogeneza ostrego zapalenia oskrzeli uwzględnia kombinację bezpośredniego cytopatycznego efektu wirusa w stosunku do komórek nabłonkowych oraz odpowiedzi immunologicznej. Zmiany histopatologiczne w obrębie dolnych dróg oddechowych, do których dochodzi w przebiegu ostrego zakażenia wirusowego, zostały najlepiej poznane w odniesieniu do infekcji spowodowanych wirusem grypy A. W badaniach autopsyjnych przeprowadzonych u dzieci, które zmarły z powodu ciężkiego przebiegu tego schorzenia, stwierdzano przekrwienie podśluzówkowe, obecność wybroczyn, nacieki z komórek jednojądrzastych i martwicę nabłonka. Podobny obraz obserwuje się u pacjentów dorosłych, u których w świetle oskrzeli widoczne są także duże ilości złuszczonych komórek nabłonka. Syncytialny wirus oddechowy powoduje głównie zakażenie obwodowych odcinków oskrzeli i oskrzelików, a ilość złuszczonego martwiczego nabłonka jest u dzieci zakażonych tym wirusem znacznie większa niż w przypadku infekcji wirusem grypy A. W zapaleniu oskrzeli spowodowanym przez rinowirusy, w obrębie nabłonka oskrzeli widoczne są liczne punktowe ogniska zakażenia, utrzymujące się > 2 tyg. od wystąpienia objawów. Wywołana zakażeniem wirusowym nieswoista odpowiedź immunologiczna przejawia się syntezą cytokin, w tym chemokin prozapalnych uwalnianych przez komórki nabłonka oskrzeli. W krótkim czasie po zakażeniu dochodzi do intensywnej syntezy interferonu α i β, czynnika martwicy nowotworów i interleukiny 6. Reakcja zapalna jest odpowiedzialna za długotrwałą nadreaktywność dróg oddechowych, utrzymującą się do 6 tyg. po przebyciu zakażenia wirusem grypy A lub HRSV.

Zmiany patologiczne w przebiegu ostrego zapalenia oskrzelików zostały opisane po raz pierwszy w 1940 r., jednak w owym czasie sądzono, że schorzenie ma etiologię bakteryjną. Ostre wirusowe zapalenie oskrzelików jest zawsze poprzedzone replikacją wirusa w górnych drogach oddechowych, skąd w ciągu kilku dni rozprzestrzenia się on do dolnych dróg oddechowych. Wczesne stadium zapalenia nabłonka oskrzelików charakteryzuje się naciekiem okołooskrzelikowym komórek odpornościowych, przede wszystkim monocytów, a także obrzękiem błony podśluzowej i przydanki. Dochodzi do martwicy nabłonka i złuszczania martwych komórek do światła oskrzelików. W miejscach uszkodzenia dochodzi do proliferacji żywych komórek nabłonka, przy czym obszary uszkodzone są wypełniane nieurzęsionym nabłonkiem sześciennym. U dzieci ostre zapalenie oskrzelików może prowadzić do istotnych zaburzeń drożności dróg oddechowych. Są one spowodowane obrzękiem ścian oskrzelików oraz obecnością w ich świetle agregatów włóknika i martwych komórek. Rola skurczu mięśni gładkich w ograniczeniu drożności oskrzelików jest prawdopodobnie bardzo ograniczona. Ujemne ciśnienie wytworzone podczas wdechu w pęcherzykach płucnych umożliwia aspirację powietrza do obszarów położonych obwodowo w stosunku do oskrzelików. Jednak przy wydechu dochodzi do zapadania się oskrzelików, co prowadzi do całkowitej ich niedrożności i powstawania tzw. pułapki powietrznej. Szczególnie często zdarza się to u małych dzieci. Niedrożność dróg oddechowych objawia się dusznością, zmniejszeniem objętości oddechowej i zwiększeniem częstości oddychania. Zmiany te powodują obniżenie stosunku wentylacji do perfuzji w obszarach płuc objętych zmianami zapalnymi. Początkowo prowadzi to do hipoksemii krwi tętniczej. W przypadku gdy utrzymanie wentylacji pęcherzyków na poziomie zapewniającym prawidłową eliminację dwutlenku węgla staje się niemożliwe, do hipoksemii dołącza się hiperkapnia. Szerzenie się zmian zapalnych z oskrzelików na ściany pęcherzyków płucnych może skutkować rozwojem zapalenia płuc.

Zakażenie wirusowe w obrębie pęcherzyków płucnych dotyczy najprawdopodobniej tylko pneumocytów typu I i II. Za uszkodzenie komórek odpowiada zarówno proces replikacji wirusa, jak i mechanizmy odpowiedzi immunologicznej. Charakterystyczny dla konkretnych wirusów rodzaj efektu cytopatycznego wpływa najprawdopodobniej na nasilenie objawów klinicznych. Syncytialny wirus oddechowy oraz wirusy parainfluenzy powodują formowanie wielojądrzastych komórek olbrzymich, rinowirusy wywołują ogniskową lizę zakażonych komórek, natomiast wirus grypy A, metapneumowirus, wirus ptasiej grypy H5N1 oraz koronawirus SARS powodują rozsiane, masywne uszkodzenie i złuszczanie zakażonych pneumocytów. Procesowi temu towarzyszy uwalnianie cytokin prozapalnych (w tym chemokin) powodujących rozszczelnienie ściany okolicznych naczyń włosowatych i napływ komórek układu odpornościowego do miejsca zakażenia. Wzrost przepuszczalności naczyń krwionośnych skutkuje z kolei uwalnianiem białek osocza do pęcherzyków płucnych i śródmiąższu płuc, czego skutkiem jest między innymi zaburzenie funkcji surfaktantu. W skład nacieku zapalnego wchodzą głównie makrofagi, monocyty oraz limfocyty CD3⁺. W dalszych etapach zakażenia wirusami grypy, metapneumowirusem, a także koronawirusem SARS może dojść do rozsianego uszkodzenia pęcherzyków płucnych, hiperplazji pneumocytów typu II, obrzęku przegród międzypęcherzykowych oraz krwawienia do światła pęcherzyków. Udowodniono, że wysoki poziom cytokin prozapalnych bezpośrednio przekłada się na nasilenie objawów chorobowych. Stan zapalny w obrębie płuc stymuluje także zwiększoną syntezę metaloproteinazy macierzy międzykomórkowej. Zaawansowane wirusowe zapalenie płuc może prowadzić do rozwoju ARDS.