ПАТОГЕНЕЗ ОСТРОГО РЕСПИРАТОРНОГО ДИСТРЕСС-СИНДРОМА

PATHOGENESIS OF ACUTE RESPIRATORY DISTRESS SYNDROME

Nikolay Zaostrovtsev

student, Faculty of Medicine, Northern State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation,

Russia, Arkhangelsk

Elizaveta Klimova

student, Faculty of Medicine, Northern State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation,

Russia, Arkhangelsk

Anna Luchinskaya

student, Faculty of Medicine, Northern State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation,

Russia, Arkhangelsk

Elena Lebedintseva

scientific supervisor, PhD, Associate Professor, Northern State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation,

Russia, Arkhangelsk

АННОТАЦИЯ

Острый респираторный дистресс-синдром – тяжелое жизнеугрожающее состояние, характеризующееся диффузным отеком легких с возникновением дыхательной недостаточности. В данной статье представлены этиология и патогенез острого респираторного дистресс-синдрома.

ABSTRACT

Acute respiratory distress syndrome is a severe life-threatening condition characterized by diffuse pulmonary edema with the onset of respiratory failure. This article presents the etiology and pathogenesis of acute respiratory distress syndrome.

Ключевые слова: острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС), VE-кадгерин, E-кадгерин, клиренс альвеолярной жидкости(AFC), осмотический градиент, отек легких.

Keywords: acute respiratory distress syndrome (ARDS), VE-cadherin, E-cadherin, alveolar fluid clearance (AFC), osmotic gradient, pulmonary edema.

Цель. Систематизировать данные о патогенезе острого респираторного дисстрес-синдрома.

Актуальность. Острый респираторный дистресс-синдром является одной из актуальнейших проблем современного здравоохранения, статистика показывает, что патология имеет повышенную заболеваемость и часто приводит к смерти. Так, развитие ОРДС наблюдается: при сепсисе у 28,8 ± 4,7% больных, при сочетанной травме — у 25,1 ± 5,8%, при шоках различной этиологии — в 18,7±3,4% случаев, при перитонитах — в 18,2 ± 5,8%, при пневмониях — у 14,4 ± 3,9%, при ожоговой болезни — у 10,8 ± 4,4%, при тяжелой преэклампсии— у 9,3±3,1% женщин [2].

Несмотря на совершенствование медицинских технологий, не отмечено существенного снижения летальности пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом.

Летальность по результатам обсервационных исследований, составляет 40-45%, в рандомизированном контролируемом исследовании – 35-40%. Более высокая летальность выявлена у мужчин старше 62 лет при рецидивировании ОРДС [16].

В последние годы ситуация стала серьезнее, ввиду появления новой коронавирусной инфекции SARS-CoV-2 количество регистрируемых случаев заболеваемости и смертности от ОРДС значительно увеличилось [1]. Поэтому вопрос актуальности изучения этого синдрома важен, как никогда раньше.

Материалы и методы. Проведен анализ литературных источников, размещенных библиографических и реферативных базах данных КиберЛенинка, PubMed по исследованиям патогенеза, этиологии ОРДС.

Результаты и обсуждение. Острый респираторный дисстрес-синдром – острое воспаление легочной ткани, связанное с повышением проницаемости мембран капилляров и альвеол, вызванное диффузным некардиогенным отеком легких и ведущее к формированию острой дыхательной недостаточности.

ОРДС возникает в результате прямого и непрямого повреждения легких. К прямому повреждению легких относятся: аспирация желудочным содержимым, пневмонии различной этиологии (бактериальные, вирусные, пневмоцистная), реперфузионный механизм, ушиб легкого. К непрямому: сепсис, шок, ожоговая болезнь, острое отравление, ДВС-синдром, гемотрансфузии с переливанием крови от 2250 мл цельной крови, разлитой перитонит.

Патогенез ОРДС обусловлен нарушением регуляции воспаления. Аг, попадая в легкие, связываются с Toll-подобными рецепторами альвеолярных макрофагов, что приводит к активации иммунного ответа [15], это, в свою очередь, стимулирует образование нейтрофильных ловушек [11], а также выработку активных форм кислорода, лейкоцитарных протеаз, хемокинов и цитокинов, которые помогают нейтрализовать патогены [10]. Однако эти вещества приводят к усугублению повреждения легких посредством повышения проницаемости эндотелия сосудов, это обусловлено дестабилизацией связи VE-кадгерина. Это приводит к прохождению воды, растворенных веществ, лейкоцитов, тромбоцитов, и других воспалительных молекул в альвеолярное пространство [5].

VE-кадгерин – это белок клеточной адгезии эндотелия, необходимый для поддержания целостности эндотелиального барьера в микрососудах легких [18].

Проницаемость эпителия легких также является важной составляющей патогенеза ОРДС [20, 22].

Эпителий альвеолярного барьера также имеет похожий на VE-кадгерин белок, называемый E-кадгерином. Он выполняет ту же функцию стабилизации. При воспалении нейтрофилы дестабилизируют связи E-кадгерина, тем самым нарушая целостность эпителия путем возникновения апоптоза и денатурации, что в итоге приводит к повышению проницаемости [9].

Регенерация эпителия имеет ведущее значение для восстановления жизненноважных функций и выживания при остром респираторном дистресс-синдроме. Нейтрофилы способствуют запуску процесса восстановления посредством передачи сигналов бета-катенина [21].

Стоит отметить, что в отношении ОРДС наследственность и неблагоприятная экологическая обстановка повышают восприимчивость и тяжесть патологии [17, 19]. Воздействие загрязненного окружающего воздуха, пассивное и активное курение увеличивало риск развития ОРДС после ушиба [3], пересадки легких [7].

Было изучено, что гены PPFIA1 и ANGPT2, участвующие в воспалительной реакции, повышают вероятность возникновения ОРДС после травмы [6, 13].

В здоровом легком через неповрежденный альвеолярный эпителий перенос ионов способствует созданию осмотического градиента, вследствие чего жидкость перемещается из альвеол в интерстициальное пространство, после чего выводится через лимфатическую систему или сосудистую сеть.

В создании осмотического градиента основную роль играет транспорт ионов натрия через натриевые каналы, управляемые Na/K-атфазой [4, 12]. После аквапорины берут на себя роли перемещения воды из альвеолярного пространства.

Эта система является основным механизмом удаления отечной жидкости, как при физиологических, так и при патологических состояниях [8, 14]. Этот процесс называется клиренсом альвеолярной жидкости (AFC).

При ОРДС AFC нарушается несколькими факторами:

Во-первых, гипоксия и гиперкапния, возникающие на фоне нарушения газообмена, ведущие к замедлению работы Na каналов, из-за чего уменьшается осмотический градиент.

Во-вторых, повышение давления в дыхательных путях ведет к деструкции альвеолярного эпителия, вызывая гибель клеток, что еще сильнее снижает AFC.

В-третьих, отечная жидкость содержит высокий уровень интерлейкинов, вызывающих повреждение альвеол. Поражение клеток провоцирует еще более выраженный иммунный и воспалительный ответ, что также ведет к снижению AFC.

Присутствие клеток-предшественников в бронхоальвеолярных соединениях, помогают в восстановлении эндотелиального и эпителиального барьера, что позволяет альвеолярной отечной жидкости более эффективно реабсорбироваться посредством осмотического градиента.

Заключение. Острый респираторный дистресс-синдром – тяжелое жизнеугрожающее состояние, характеризующееся диффузным отеком легких с возникновением дыхательной недостаточности. Причины патологии могут быть различны, но механизм остается неизменным: повышение проницаемости эндотелия сосудов и эпителия альвеол, а также снижение клиренса альвеолярной жидкости.

Данная патология встречается в практике специалистов многих направлений, таких как: анестезиологи-реаниматологи, пульмонологи, терапевты.

Поэтому поиск эффективных способов профилактики, лечения и коррекции патологических состояний при остром респираторном дистресс-синдроме является одной из актуальных проблем современной медицины. Путь к этому лежит через изучение изменений, происходящих в организме человека.

Список литературы:

1. Ибадов Р.А., Сабиров Д. М., Ибрагимов С. Х., Бурхонов Б. Б., Ибадов Р. Р. Механика дыхания и газообмен при остром респираторном дистресс-синдроме, ассоциированном с COVID-19 // Общая реаниматология. – 2022. – Т.18, №5. – С. 24-31;
2. Спирин, А. В. Острый респираторный дистресс-синдром: история, дефиниции, патологическая анатомия, морфологическая семиотика (обзор литературы и собственные данные) / А. В. Спирин, Л. М. Гринберг. – Текст: электронный // Уральский медицинский журнал. - 2009. – T. 58, № 4. – С. 5-12.
3. Calfee CS, Matthay MA, Eisner MD, Benowitz N, Call M, Pittet JF, Cohen MJ. Active and passive cigarette smoking and acute lung injury after severe blunt trauma. Am J Respir Crit Care Med. 2011 Jun 15; 183(12):1660-5
4. Canessa CM, Schild L, Buell G, Thorens B, Gautschi I, Horisberger JD, Rossier BC. Amiloride-sensitive epithelial Na+ channel is made of three homologous subunits. Nature 1994;367:463
5. Corada M, Mariotti M, Thurston G, Smith K, Kunkel R, Brockhaus M, Lampugnani MG, Martin-Padura I, Stoppacciaro A, Ruco L, McDonald DM, Ward PA, Dejana E. Vascular endothelial-cadherin is an important determinant of microvascular integrity in vivo. Proc Natl Acad Sci USA. 1999 Aug 17;96(17):9815-20.
6. Christie JD, Wurfel MM, Feng R, O'Keefe GE, Bradfield J, Ware LB, Christiani DC, Calfee CS, Cohen MJ, Matthay M, Meyer NJ, Kim C, Li M, Akey J, Barnes KC, Sevransky J, Lanken PN, May AK, Aplenc R, Maloney JP, Hakonarson H; Trauma ALI SNP Consortium (TASC) investigators. Genome wide association identifies PPFIA1 as a candidate gene for acute lung injury risk following major trauma. PLoS One. 2012;7(1):e28268.
7. Diamond JM, Lee JC, Kawut SM, Shah RJ, Localio AR, Bellamy SL, Lederer DJ, Cantu E, Kohl BA, Lama VN, Bhorade SM, Crespo M, Demissie E, Sonett J, Wille K, Orens J, Shah AS, Weinacker A, Arcasoy S, Shah PD, Wilkes DS, Ware LB, Palmer SM, Christie JD; Lung Transplant Outcomes Group. Clinical risk factors for primary graft dysfunction after lung transplantation. Am J Respir Crit Care Med. 2013 Mar 1;187(5):527-34.
8. Eaton DC, Chen J, Ramosevac S, Matalon S, Jain L. Regulation of Na+ channels in lung alveolar type II epithelial cells. Proceedings of the American Thoracic Society 2004;1:10–6
9. Ginzberg HH, Shannon PT, Suzuki T, Hong O, Vachon E, Moraes T, Abreu MT, Cherepanov V, Wang X, Chow CW, Downey GP. Leukocyte elastase induces epithelial apoptosis: role of mitochondial permeability changes and Akt. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2004 Jul;287(1):G286-98.
10. Imai Y, Kuba K, Neely GG, Yaghubian-Malhami R, Perkmann T, van Loo G, Ermolaeva M, Veldhuizen R, Leung YH, Wang H, Liu H, Sun Y, Pasparakis M, Kopf M, Mech C, Bavari S, Peiris JS, Slutsky AS, Akira S, Hultqvist M, Holmdahl R, Nicholls J, Jiang C, Binder CJ, Penninger JM. Identification of oxidative stress and Toll-like receptor 4 signaling as a key pathway of acute lung injury. Cell. 2008 Apr 18;133(2):235-49.
11. Mantovani A, Cassatella MA, Costantini C, Jaillon S. Neutrophils in the activation and regulation of innate and adaptive immunity. Nat Rev Immunol. 2011 Jul 25;11(8):519-31.
12. Matalon S, O’Brodovich H. Sodium channels in alveolar epithelial cells: molecular characterization, biophysical properties, and physiological significance. Annual review of physiology 1999;61:627–61
13. Meyer NJ, Li M, Feng R, Bradfield J, Gallop R, Bellamy S, Fuchs BD, Lanken PN, Albelda SM, Rushefski M, Aplenc R, Abramova H, Atochina-Vasserman EN, Beers MF, Calfee CS, Cohen MJ, Pittet JF, Christiani DC, O'Keefe GE, Ware LB, May AK, Wurfel MM, Hakonarson H, Christie JD. ANGPT2 genetic variant is associated with trauma-associated acute lung injury and altered plasma angiopoietin-2 isoform ratio. Am J Respir Crit Care Med. 2011 May 15;183(10):1344-53.
14. Mutlu GM, Sznajder JI. Mechanisms of pulmonary edema clearance. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology 2005;289:L685–95
15. Opitz B, van Laak V, Eitel J, Suttorp N. Innate immune recognition in infectious and noninfectious diseases of the lung. Am J Respir Crit Care Med. 2010 Jun 15;181(12):1294-309.
16. Phua J, Badia JR, Adhikari NK, Friedrich JO, Fowler RA, Singh JM, Scales DC, Stather DR, Li A, Jones A, Gattas DJ, Hallett D, Tomlinson G, Stewart TE, Ferguson ND. Has mortality from acute respiratory distress syndrome decreased over time?: A systematic review. Am J Respir Crit Care Med. 2009 Feb 1;179(3):220-7.
17. Reilly JP, Zhao Z, Shashaty MGS, Koyama T, Christie JD, Lanken PN, Wang C, Balmes JR, Matthay MA, Calfee CS, Ware LB. Low to Moderate Air Pollutant Exposure and Acute Respiratory Distress Syndrome after Severe Trauma. Am J Respir Crit Care Med. 2019 Jan 1;199(1):62-70.
18. Vestweber D. VE-cadherin: the major endothelial adhesion molecule controlling cellular junctions and blood vessel formation. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2008 Feb;28(2):223-32.
19. Ware LB, Zhao Z, Koyama T, May AK, Matthay MA, Lurmann FW, Balmes JR, Calfee CS. Long-Term Ozone Exposure Increases the Risk of Developing the Acute Respiratory Distress Syndrome. Am J Respir Crit Care Med. 2016 May 15;193(10):1143-50.
20. Wiener-Kronish JP, Albertine KH, Matthay MA. Differential responses of the endothelial and epithelial barriers of the lung in sheep to Escherichia coli endotoxin. J Clin Invest. 1991 Sep;88(3):864-75.
21. Zemans RL, Briones N, Campbell M, McClendon J, Young SK, Suzuki T, Yang IV, De Langhe S, Reynolds SD, Mason RJ, Kahn M, Henson PM, Colgan SP, Downey GP. Neutrophil transmigration triggers repair of the lung epithelium via beta-catenin signaling. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep 20;108(38):15990-5.
22. Zemans RL, Matthay MA. Bench-to-bedside review: the role of the alveolar epithelium in the resolution of pulmonary edema in acute lung injury. Crit Care. 2004 Dec;8(6):469-77.