Механизм развития отека легких


Отек легких - причины, симптомы, диагностика и лечение

Отек легких – острая легочная недостаточность, связанная с массивным выходом транссудата из капилляров в легочную ткань, что приводит к инфильтрации альвеол и резкому нарушению газообмена в легких. Отек легких проявляется одышкой в покое, чувством стеснения в груди, удушьем, цианозом, кашлем с пенистой кровянистой мокротой, клокочущим дыханием. Диагностика отека легких предполагает проведение аускультации, рентгенографии, ЭКГ, ЭхоКГ. Лечение отека легких требует проведения интенсивной терапии, включающей оксигенотерапию, введение наркотических анальгетиков, седативных, мочегонных, гипотензивных средств, сердечных гликозидов, нитратов, белковых препаратов.

Общие сведения

Отек легких – клинический синдром, вызванный выпотеванием жидкой части крови в легочную ткань и сопровождающийся нарушением газообмена в легких, развитием тканевой гипоксии и ацидоза. Отек легких может осложнять течение самых различных заболеваний в пульмонологии, кардиологии, неврологии, гинекологии, урологии, гастроэнтерологии, отоларингологии. При несвоевременности оказания необходимой помощи отек легких может быть фатальным.

Причины

Этиологические предпосылки отека легких многообразны. В кардиологической практике отеком легких могут осложняться различные заболевания сердечно-сосудистой системы: атеросклеротический и постинфарктный кардиосклероз, острый инфаркт миокарда, инфекционный эндокардит, аритмии, гипертоническая болезнь, сердечная недостаточность, аортит, кардиомиопатии, миокардиты, миксомы предсердия. Нередко отек легких развивается на фоне врожденных и приобретенных пороков сердца – аортальной недостаточности, митрального стеноза, аневризмы, коарктации аорты, открытого артериального протока, ДМПП и ДМЖП, синдрома Эйзенменгера.

В пульмонологии отеком легких может сопровождаться тяжелое течение хронического бронхита и крупозной пневмонии, пневмосклероза и эмфиземы, бронхиальной астмы, туберкулеза, актиномикоза, опухолей, ТЭЛА, легочного сердца. Развитие отека легких возможно при травмах грудной клетки, сопровождающихся синдромом длительного раздавливания, плевритом, пневмотораксом.

В некоторых случаях отек легких выступает осложнением инфекционных заболеваний, протекающих с тяжелой интоксикацией: ОРВИ, гриппа, кори, скарлатины, дифтерии, коклюша, брюшного тифа, столбняка, полиомиелита.

Отек легких у новорожденных может быть связан с тяжелой гипоксией, недоношенностью, бронхолегочной дисплазией. В педиатрии опасность отека легких существует при любых состояниях, сопряженных с нарушением проходимости дыхательных путей - остром ларингите, аденоидах, инородных телах дыхательных путей и пр. Аналогичный механизм развития отека легких наблюдается при механической асфиксии: повешении, утоплении, аспирации желудочного содержимого в легкие.

В нефрологии к отеку легких может приводить острый гломерулонефрит, нефротический синдром, почечная недостаточность; в гастроэнтерологии – кишечная непроходимость, цирроз печени, острый панкреатит; в неврологии - ОНМК, субарахноидальные кровоизлияния, энцефалит, менингит, опухоли, ЧМТ и операции на головном мозге.

Нередко отек легких развивается вследствие отравлений химическими веществами (фторсодержащими полимерами, фосфорорганическими соединениями, кислотами, солями металлов, газами), интоксикаций алкоголем, никотином, наркотиками; эндогенной интоксикации при обширных ожогах, сепсисе; острого отравления лекарственными средствами (барбитуратами, салицилатами и др.), острых аллергических реакций (анафилактического шока).

В акушерстве и гинекологии отек легких чаще всего связан с развитием эклампсии беременных, синдрома гиперстимуляции яичников. Возможно развитие отека легких на фоне длительной ИВЛ высокими концентрациями кислорода, неконтролируемой внутривенной инфузии растворов, торакоцентеза с быстрой одномоментной эвакуацией жидкости из плевральной полости.

Патогенез

Основные механизмы развития отека легких включают резкое увеличение гидростатического и снижение онкотического (коллоидно-осмотического) давления в легочных капиллярах, а также нарушение проницаемости альвеолокапиллярной мембраны.

Начальную стадию отека легких составляет усиленная фильтрация транссудата в интерстициальную легочную ткань, которая не уравновешивается обратным всасыванием жидкости в сосудистое русло. Эти процессы соответствуют интерстициальной фазе отека легких, которая клинически проявляется в виде сердечной астмы.

Дальнейшее перемещение белкового транссудата и легочного сурфактанта в просвет альвеол, где они смешиваются с воздухом, сопровождается образованием стойкой пены, препятствующей поступлению кислорода к альвеолярно-капиллярной мембране, где происходит газообмен. Данные нарушения характеризуют альвеолярную стадию отека легких. Возникающая в результате гипоксемии одышка способствует снижению внутригрудного давления, что в свою очередь усиливает приток крови к правым отделам сердца. При этом давление в малом круге кровообращения еще больше повышается, а пропотевание транссудата в альвеолы увеличивается. Таким образом, формируется механизм порочного круга, обусловливающий прогрессирование отека легких.

Классификация

С учетом пусковых механизмов выделяют кардиогенный (сердечный), некардиогенный (респираторный дистресс-синдром) и смешанный отек легких. Термином некардиогенный отек легких объединяются различные случаи, не связанные с сердечно-сосудистыми заболеваниями: нефрогенный, токсический, аллергический, неврогенный и другие формы отека легких.

По варианту течения различают следующие виды отека легких:

  • молниеносный – развивается бурно, в течение нескольких минут; всегда заканчиваясь летальным исходом
  • острый – нарастает быстро, до 4-х часов; даже при немедленно начатых реанимационных мероприятиях не всегда удается избежать летального исхода. Острый отек легких обычно развивается при инфаркте миокарда, ЧМТ, анафилаксии и т. д.
  • подострый – имеет волнообразное течение; симптомы развиваются постепенно, то нарастая, то стихая. Такой вариант течения отека легких наблюдается при эндогенной интоксикации различного генеза (уремии, печеночной недостаточности и др.)
  • затяжной – развивается в период от 12 часов до нескольких суток; может протекать стерто, без характерных клинических признаков. Затяжной отек легких встречается при хронических заболеваниях легких, хронической сердечной недостаточности.

Симптомы отека легких

Отек легких не всегда развивается внезапно и бурно. В некоторых случаях ему предшествуют продромальные признаки, включающие слабость, головокружение и головную боль, чувство стеснения в грудной клетке, тахипноэ, сухой кашель. Эти симптомы могут наблюдаться за несколько минут или часов до развития отека легких.

Клиника сердечной астмы (интерстициального отека легких) может развиваться в любое время суток, однако чаще это происходит ночью или в предутренние часы. Приступ сердечной астмы может провоцироваться физической нагрузкой, психоэмоциональным напряжением, переохлаждением, тревожными сновидениями, переходом в горизонтальное положение и др. факторами. При этом возникает внезапное удушье или приступообразный кашель, вынуждающие больного сесть. Интерстициальный отек легких сопровождается появлением цианоза губ и ногтей, холодного пота, экзофтальма, возбуждения и двигательного беспокойства. Объективно выявляется ЧД 40-60 в минуту, тахикардия, повышение АД, участие в акте дыхания вспомогательной мускулатуры. Дыхание усиленное, стридорозное; при аускультации могут выслушиваться сухие свистящие хрипы; влажные хрипы отсутствуют.

На стадии альвеолярного отека легких развивается резкая дыхательная недостаточность, выраженная одышка, диффузный цианоз, одутловатость лица, набухание вен шеи. На расстоянии слышно клокочущее дыхание; аускультативно определяются разнокалиберные влажные хрипы. При дыхании и кашле изо рта пациента выделяется пена, часто имеющая розоватый оттенок из-за выпотевания форменных элементов крови.

При отеке легких быстро нарастает заторможенность, спутанность сознания, вплоть до комы. В терминальной стадии отека легких АД снижается, дыхание становится поверхностным и периодическим (дыхание Чейна-Стокса), пульс – нитевидным. Гибель больного с отеком легких наступает вследствие асфиксии.

Диагностика

Кроме оценки физикальных данных, в диагностике отека легких крайне важны показатели лабораторных и инструментальных исследований. Все исследования выполняются в кратчайшие сроки, иногда параллельно с оказанием неотложной помощи:

  1. Исследование газов крови. При отеке легких характеризуется определенной динамикой: на начальном этапе отмечается умеренная гипокапния; затем по мере прогрессирования отека легких PaO2 и PaCO2 снижается; на поздней стадии отмечается увеличение PaCO2 и снижение PaO2. Показатели КОС крови свидетельствуют о респираторном алкалозе. Измерение ЦВД при отеке легких показывает его увеличение до 12 см. вод. ст. и более.
  2. Биохимический скрининг. С целью дифференциации причин, приведших к отеку легких, проводится биохимическое исследование показателей крови (КФК-МВ, кардиоспецифических тропонинов, мочевины, общего белка и альбуминов, креатинина, печеночных проб, коагулограммы и др.).
  3. ЭКГ и ЭхоКГ. На электрокардиограмме при отеке легких часто выявляются признаки гипертрофии левого желудочка, ишемия миокарда, различные аритмии. По данным УЗИ сердца визуализируются зоны гипокинезии миокарда, свидетельствующие о снижении сократимости левого желудочка; фракция выброса снижена, конечный диастолический объем увеличен.
  4. Рентгенография органов грудной клетки. Выявляет расширение границ сердца и корней легких. При альвеолярном отеке легких в центральных отделах легких выявляется однородное симметричное затемнение в форме бабочки; реже - очаговые изменения. Возможно наличие плеврального выпота умеренного или большого объема.
  5. Катетеризация легочной артерии. Позволяет провести дифференциальную диагностику между некардиогенным и кардиогенным отеком легких.

Рентгенограмма ОГК. Выраженный отек легких у пациента с терминальной почечной недостаточностью.

Лечение отека легких

Лечение отека легких проводится в ОРИТ под постоянным мониторингом показателей оксигенации и гемодинамики. Экстренные мероприятия при возникновении отека легких включают:

  • придание больному положения сидя или полусидя (с приподнятым изголовьем кровати), наложение жгутов или манжет на конечности, горячие ножные ванны, кровопускание, что способствует уменьшению венозного возврата к сердцу. 
  • подачу увлажненного кислорода при отеке легких целесообразнее осуществлять через пеногасители – антифомсилан, этиловый спирт. 
  • при необходимости - перевод на ИВЛ. При наличии показаний (например, для удаления инородного тела или аспирации содержимого из дыхательных путей) выполняется трахеостомия.
  • введение наркотических анальгетиков (морфина) для подавления активности дыхательного центра. 
  • введение диуретиков (фуросемида и др.) с целью снижения ОЦК и дегидратации легких. 
  • введение нитропруссида натрия или нитроглицерина с целью уменьшения постнагрузки. 
  • применение ганглиоблокаторов (азаметония бромида, триметафана) позволяет быстро снизить давление в малом круге кровообращения.

По показаниям пациентам с отеком легких назначаются сердечные гликозиды, гипотензивные, антиаритмические, тромболитические, гормональные, антибактериальные, антигистаминные препараты, инфузии белковых и коллоидных растворов. После купирования приступа отека легких проводится лечение основного заболевания.

Прогноз и профилактика

Независимо от этиологии, прогноз при отеке легких всегда крайне серьезен. При остром альвеолярном отеке легких летальность достигает 20-50%; если же отек возникает на фоне инфаркта миокарда или анафилактического шока, смертность превышает 90%. Даже после благополучного купирования отека легких возможны осложнения в виде ишемического поражения внутренних органов, застойной пневмонии, ателектазов легкого, пневмосклероза. В том случае, если первопричина отека легких не устранена, высока вероятность его повторения.

Благоприятному исходу в немалой степени способствует ранняя патогенетическая терапия, предпринятая в интерстициальной фазе отека легких, своевременное выявление основного заболевания и его целенаправленное лечение под руководством специалиста соответствующего профиля (пульмонолога, кардиолога, инфекциониста, педиатра, невролога, отоларинголога, нефролога, гастроэнтеролога и др.).

Диагностика и лечение: 5. Отек легких

<НАЗАД: CD-ROM Основное содержание | Показано содержание ресурса:

ГЛАВА 5. Отек легких.

  1. Введение. У пациентов с острым или хроническим заболеванием сердца может развиться отек легких. Распознавание и своевременное лечение острого отека легких может спасти жизнь. Поскольку сердечные и некардиальные заболевания могут вызывать отек легких, врач должен знать о возможных основных состояниях, чтобы лечение могло быть направлено на устранение причины и симптомов отека легких.Клиническая проблема осложняется тем, что пациенты могут иметь одновременно сердечные и легочные заболевания.

    Патофизиология образования отека легких аналогична патофизиологии образования отека в подкожных тканях. Несмотря на то, что в последнее время было выполнено много исследований механизма образования отека легких, в наших знаниях остаются большие пробелы. Функционируют продуманные механизмы для поддержания сухости интерстициальной ткани интерстиция легких: (i) онкотическое давление плазмы поддерживается выше гидростатического давления легочных капилляров, (ii) соединительная ткань и клеточные барьеры относительно непроницаемы для белков плазмы, и (iii) обширный Лимфатическая система существует в легких, чтобы уносить любую образовавшуюся интерстициальную жидкость.

    Основными противостоящими гемодинамическими силами являются давление в легочных капиллярах и онкотическое давление плазмы. У нормальных людей давление в легочных капиллярах (давление «клина») составляет от 7 до 12 мм рт. Поскольку нормальное онкотическое давление плазмы составляет примерно 25 мм рт. Ст., Эта сила имеет тенденцию втягивать жидкость обратно в капилляры. Гидростатическое давление действует через соединительнотканные и клеточные барьеры, которые в нормальных условиях относительно непроницаемы для белков плазмы.Наконец, легкое имеет обширную лимфатическую систему, которая может увеличивать свой кровоток в пять или шесть раз, когда сталкивается с избытком воды в интерстициальной ткани легкого. Когда нормальные механизмы, поддерживающие сухость легких, нарушаются или перегружены избыточной жидкостью, отек имеет тенденцию накапливаться в результате предсказуемой последовательности шагов. Этот процесс разделен на три этапа. Во время стадии 1 перенос жидкости в интерстициальную ткань легкого увеличивается; поскольку лимфатический поток также увеличивается, чистого увеличения интерстициального объема не происходит.Во время стадии 2 способность лимфатических сосудов отводить избыточную жидкость превышается, и жидкость начинает накапливаться в интерстициальных пространствах, которые окружают бронхиолы и сосудистую сеть легких (что дает рентгенографическую картину интерстициального отека легких). По мере того, как жидкость продолжает накапливаться, повышенное давление заставляет ее просачиваться в интерстициальное пространство вокруг альвеол и, наконец, нарушать плотные соединения альвеолярных мембран. Жидкость сначала накапливается на периферии мембран альвеолярных капилляров (стадия 3a) и, наконец, заполняет альвеолы ​​(стадия 3b).Во время стадии 3 формируется рентгенографическая картина альвеолярного отека легких и нарушается газообмен.

    В дополнение к процессам, происходящим на уровне каждой альвеолы, гравитация также оказывает важное влияние на жидкостную механику легких. Поскольку кровь намного плотнее воздуха и содержащей воздух ткани, действие силы тяжести на нее наиболее заметно в легких. В нормальных условиях перфузия у основания легкого больше, чем у верхушки; однако, когда давление в легочной вене повышается и когда жидкость начинает накапливаться в основании легких, кровоток в легком перераспределяется к верхушкам.Апикальное перераспределение легочного кровотока, по-видимому, является результатом повышенного давления из-за накопленной жидкости в стенках базилярных легочных кровеносных сосудов и вызванного гипоксией вазоконстрикции. Этот процесс приводит к рентгенографическому обнаружению перераспределения легочных сосудов, важного раннего признака отека легких.

    Когда какой-либо патологический процесс изменяет гидростатическое давление капилляров, онкотическое давление плазмы, проницаемость легких или лимфатическую функцию, может возникнуть отек легких.Большинство сердечных причин отека легких в конечном итоге можно связать с повышенным капиллярным гидростатическим давлением. Неполный список состояний, вызывающих отек легких, можно найти в Таблица 5-1 .

  2. Диагностика
    1. История. Необходимо собрать тщательный анамнез перенесенных сердечных или легочных заболеваний. Отек легких может возникнуть в результате обострения ранее известного сердечного заболевания. Это также может быть симптомом ранее недиагностированного сердечного заболевания.При остром отеке легких пациент может быть очень напуган или возбужден. Распространенные жалобы - одышка, головокружение и обморок. Поскольку отек легких часто возникает из-за недостаточности левого желудочка, следует задать вопросы, касающиеся основных причин сердечной недостаточности левого желудочка: Были ли у пациента боли в груди? Есть ли в анамнезе врожденные пороки или пороки клапанов сердца? Пациент когда-либо лечился от гипертонии? Все вопросы, касающиеся левожелудочковой недостаточности, изложенные в главе 4, актуальны, и их следует задавать для определения степени и продолжительности симптомов (например,g., одышка, одышка при физической нагрузке, приступообразная ночная одышка). Следует изучить возможность недавнего инфицирования и получить информацию о любых заболеваниях легких. Следует ответить на конкретные вопросы, касающиеся воздействия токсичных веществ, вдыхаемых, дыма или возможного вдыхания.

      В некоторых ситуациях причина отека легких будет очевидной или подозреваемой (вдыхание дыма, близкое утопление, избыточное введение внутривенных (внутривенных) жидкостей, героин или передозировка других наркотиков), либо история болезни может быть краткой или недоступной.Когда ни один из вышеперечисленных вопросов не дает результатов, полезно прибегнуть к подробному дифференциальному диагнозу возможной основной этиологии отека легких (, таблица 5-1, ). Затем можно задать конкретные вопросы о возможности необычной этиологии (например, лучевой пневмонии, уремии). При остром отеке легких незамедлительное лечение имеет важное значение, и зачастую невозможно получить подробную историю болезни до того, как будет предпринята какая-либо форма лечения. Однако после стабилизации клинической ситуации требуется подробный анамнез для планирования рациональной долгосрочной терапии.Подход к сбору анамнеза при отеке легких изложен в Таблица 5-2 .

    2. Медицинский осмотр. Пациент может быть напуган. Часто ему или ей будет трудно говорить из-за респираторной недостаточности. Пациент обычно сидит, стоит или иногда возбужденно ходит. Дыхание быстрое и поверхностное (часто достигает 30-40 дыханий в минуту у взрослых и выше у детей). Частота сердечных сокращений высокая (часто более 100 ударов в минуту), а пульс нитевидный (если частота сердечных сокращений медленная, следует учитывать блокаду сердца).Может быть повышено как систолическое, так и диастолическое артериальное давление, но это не следует путать с истинной хронической системной гипертензией. Повышенная температура тела должна вызывать подозрение на наличие основной или сопутствующей инфекции (предпочтительнее ректальная температура, поскольку пациент часто дышит быстро). Кожа часто бывает холодной и липкой, может присутствовать периферический цианоз. Крылья носа могут расширяться или расширяться при увеличении дыхательного усилия. Обследование грудной клетки может выявить втягивание межреберных мышц и активное использование вспомогательных дыхательных мышц.Пациент часто хватается за боковые поручни больничной койки или носилок, чтобы обеспечить дополнительное механическое преимущество, позволяющее задействовать эти вспомогательные мышцы. Присутствуют влажные хрипы (начинающиеся у основания легкого и распространяющиеся на различные уровни легкого, в зависимости от тяжести отека). Может присутствовать кашель, а в случае молниеносной реакции выделять розовую пенистую мокроту. Также могут наблюдаться хрипы и удлиненная фаза выдоха. Кардиологическое обследование обычно затруднено из-за дыхательного шума.Часто присутствует галоп с третьим тоном сердца (S3). Тщательная аускультация шумов необходима из-за возможной клапанной или врожденной этиологии отека легких. Периферический отек следует рассматривать как свидетельство недостаточности правого желудочка, сопровождающей отек легких. Обнаружение периферических отеков предполагает наличие хронической сердечной недостаточности. Неврологическое обследование помогает исключить нейрогенные причины отека легких (травма центральной нервной системы [ЦНС], эпилепсия, субарахноидальное кровоизлияние).Подход к физикальному обследованию пациентов с отеком легких представлен в Таблице 5-3 .
    3. Лабораторные испытания. Уровни электролитов в сыворотке крови должны быть получены у всех пациентов с отеком легких. Эти значения имеют особое значение для пациентов, получающих диуретики от гипертонии или сердечной недостаточности, или для которых предполагается лечение диуретиками или наперстянкой (или и тем, и другим). Показания азота мочевины крови и креатинина необходимы для оценки функции почек.Из-за возможной гипоальбуминемии следует определить уровень белка в сыворотке крови. Анализ мочи и микроскопическое исследование мочи должны проводиться в обычном порядке, чтобы оценить пациента на предмет возможного основного заболевания почек. Должен быть получен полный анализ крови с дифференциалом. Это особенно важно для пациентов, у которых есть подозрение на легочную инфекцию или эндокардит.

      Концентрации газов артериальной крови в помещении и воздухе важны для оценки уровня оксигенации и кислотно-щелочного статуса пациента.В прошлом обычно учили, что пациенты с отеком легких гипокапнически и алкалотичны из-за гипервентиляции. Однако примерно 50% таких пациентов являются эукапническими или задерживают углекислый газ, тогда как 80% этих пациентов имеют по крайней мере умеренную ацидемию.

      Легочные функциональные пробы трудно или невозможно интерпретировать в острых условиях. Они могут быть получены после стабилизации дыхания для определения исходной функции легких. Типичный паттерн респираторной механики у пациента с остаточным отеком легких включает снижение жизненной емкости легких и общей емкости легких.Жизненная емкость легких представляет собой простой прикроватный параметр, за которым можно периодически следить по мере выздоровления пациента.

    4. Рентгенологическое исследование грудной клетки. Как указано в главе 4, рентгеновский снимок грудной клетки часто дает ценную и раннюю информацию о наличии избыточной жидкости в легочном интерстиции. При нормальной проницаемости капилляров и нормальном онкотическом давлении плазмы транссудация жидкости в легких начинает происходить, когда капиллярное гидростатическое давление приближается к онкотическому давлению белков плазмы (приблизительно 25 мм рт. Ст.).Рентгенографическая картина отека легких отражает анатомическое расположение собранной жидкости. Первоначально интерстициальный отек проявляется как скопление жидкости в тканях, непосредственно окружающих капиллярную мембрану. Ранние рентгенографические признаки интерстициального отека включают утолщение и потерю четкости теней легочной сосудистой сети. Затем жидкость накапливается в плоскостях перегородки и межлобулярных трещинах, в результате чего образуются линии Керли А и В. Субплевральная или свободная плевральная жидкость (распознаваемая как притупление реберно-диафрагмальных углов) также может быть замечена в этом месте.Наконец, когда транссудированная жидкость собирается в паренхиматозном пространстве, становятся очевидными рентгенографические признаки альвеолярного отека. Эти рентгенографические изменения могут быть диффузными, могут ограничиваться нижней частью одного или обоих легких или могут окружать ворота («узор бабочки»).
    5. ЭКГ. ЭКГ при отеке легких следует исследовать, чтобы определить основную этиологию. Следует искать доказательства инфаркта миокарда (ИМ) и аритмий. Могут присутствовать данные ЭКГ о гипертрофии левого желудочка, предполагающие стеноз аорты, системную гипертензию или кардиомиопатию.
    6. Эхокардиография. Эхокардиография не важна для распознавания отека легких. Это действительно помогает определить основное заболевание, которое может привести к отеку легких. Например, эхокардиография может помочь врачу распознать установленное заболевание клапанов, которое может привести к отеку легких. Эхокардиограммы часто успешно демонстрируют клапанные вегетации у пациентов с эндокардитом. Нарушения движения стенки левого желудочка после инфаркта миокарда и плохая функция левого желудочка у пациентов с кардиомиопатией могут быть легко задокументированы с помощью эхокардиографии.
    7. Радионуклидные исследования. Радионуклидные исследования могут иметь значение для количественной оценки функции левого желудочка у пациентов с отеком легких. Более того, радионуклидная ангиокардиография может продемонстрировать шунт слева направо у пациентов с разрывом межжелудочковой перегородки, вторичным по отношению к ИМ.
    8. Катетеризация и ангиография. Использование катетеризации сердца для документирования основной этиологии отека легких хорошо известно и обсуждается в других разделах этой книги в рамках конкретных форм заболевания.В дополнение к традиционному диагностическому использованию катетеризации, катетеры Свана-Ганца (с баллончиком), вводимые у постели пациента, могут предоставить важную информацию, хотя их использование не является обязательным. Измерение давления легочного капиллярного клина (PCW) может отличить кардиогенный отек легких от некардиогенного. Другие гемодинамические параметры, такие как сердечный выброс, сатурация кислорода в различных камерах сердца и наличие гигантских V-волн на графике PCW, также доступны при катетеризации правого сердца.Недавние сообщения показали, что гигантские V-волны могут присутствовать при различных состояниях, помимо острой митральной регургитации, включая митральный стеноз, ишемическую болезнь сердца, протезирование митрального клапана и септический дефект желудочков. Более того, при длительной митральной регургитации (МР) большое податливое левое предсердие может предотвратить образование зубцов V. Несмотря на эти ограничения, митральная регургитация остается наиболее частой причиной V-волн, и этот результат отслеживания положения PCW во время катетеризации легочной артерии предоставляет полезную диагностическую информацию.Наконец, катетер можно оставить в легочной артерии на несколько дней и продолжать предоставлять гемодинамическую информацию, пока проводится терапия отека легких. Такие серийные измерения легочного давления особенно важны, когда отек легких и снижение сердечного выброса происходят одновременно. В этой ситуации следует контролировать давление наполнения левого желудочка, чтобы обеспечить максимальный сердечный выброс при минимальном повышении легочного давления.
    9. Протокол диагностики отека легких
      1. Подтверждающие тесты.Диагноз отека легких является клиническим. Пациенты обычно обращаются с историей основного заболевания сердца или легких, но иногда с отеком легких как начальным проявлением основного заболевания. Диагноз ставится на основании анамнеза, физического осмотра и рентгенологического исследования грудной клетки, которое выявляет избыток жидкости в легких. Другие подтверждающие тесты не нужны для диагностики.
      2. Дифференциальный диагноз. Основная проблема дифференциальной диагностики отека легких заключается не в установлении диагноза, а в различении возможных первопричин. В таблице 5-1 перечислены кардиогенные и некардиогенные причины отека легких.
      3. Как отличить основные причины
        1. Отек легких, вызванный изменением проницаемости эндотелиальных барьеров. Группа нарушений, которые изменяют проницаемость мембраны альвеолярных или легочных капилляров, составляет самую большую группу причин некардиогенного отека легких. Различить эти сущности ( Таблица 5-1 ) и кардиогенные причины отека легких может быть очень сложно.Проблема осложняется тем фактом, что повышенное давление в легочных капиллярах само по себе может увеличить проницаемость капилляров. Кроме того, увеличение количества жидкости в легких по любой причине делает легкие более восприимчивыми к вторичной инфекции, и пациенты с отеком легких сердечного происхождения могут иметь интеркуррентную бактериальную пневмонию. Важно рассматривать изменение проницаемости как причину отека легких у любого пациента, у которого есть основное заболевание, способное повредить эндотелий легочных капилляров или альвеол.В эту категорию входят пациенты с бактериальной или вирусной пневмонией, пациенты, подвергшиеся воздействию токсинов (включая введение высоких концентраций кислорода), пациенты с вдыханием дыма и пациенты с лучевым пневмонитом (обычно вторичным по отношению к лучевой терапии опухолей грудной клетки). Более полный список можно найти в Таблица 5-1 . Даже с учетом этого списка картина может сбивать с толку. Самая прямая диагностическая процедура в этом случае - введение катетера с баллончиком для измерения PCWP, который является нормальным или низким у пациентов с некардиогенным отеком легких.
        2. Отек легких, вызванный снижением онкотического давления. Снижение онкотического давления следует рассматривать у всех пациентов с заболеваниями печени или почек, у которых наблюдается отек легких. Дефицит питания и энтеропатия с потерей белка являются двумя более необычными причинами снижения онкотического давления при отеке легких.
        3. Отек легких, вызванный повышенным давлением в легочных капиллярах
          1. Сердечные причины. Любое сердечное заболевание, которое вызывает (или моделирует, например, митральный стеноз) дисфункцию левого желудочка, может привести к отеку легких.Хотя в эту категорию входят почти все основные формы сердечных заболеваний, наиболее частыми сердечными причинами отека легких являются системная гипертензия и ИМ. Диагностика конкретных основных сердечных заболеваний подробно рассматривается в других главах этого руководства. Уровень давления PCW не всегда коррелирует со степенью отека легких. Кроме того, важно понимать, что рентгенографическая картина отека легких может отставать от клинического синдрома. Онкотическое давление, состояние легочных лимфатических сосудов, наличие интеркуррентных заболеваний, которые изменяют проницаемость капиллярного и альвеолярного эндотелия, а также индивидуальные различия пациентов - все это влияет на давление, при котором начинается транссудация жидкости.
          2. Несердечные причины. Ряд редких состояний, которые связаны с патологией легочной сосудистой сети, могут привести к повышению легочного капиллярного давления. В эту категорию входят легочная веноокклюзионная болезнь, врожденный стеноз легочных вен и фиброз легочных вен. Хотя эти состояния встречаются редко, их следует учитывать у молодых пациентов с хроническим отеком легких.
        4. Разные и необычные причины отека легких.Ряд редких состояний, которые включают прямое повреждение легких или косвенные изменения легочной функции, могут вызывать отек легких: нарушения легочной лимфатической системы (силикоз, лимфангиитный карциноматоз), нарушения ЦНС (травма ЦНС, субарахноидальное кровоизлияние), кардиоверсия, эклампсия, передозировка героином и высокогорный отек легких. Диагноз этих состояний обычно основывается на тщательном анамнезе.
  3. Резюме. Несмотря на различную этиологию отека легких, можно разработать общий диагностический подход к клинической проблеме. Такой подход изложен в Таблице 5-4 .
  4. Терапия
    1. Лечение. Лечение отека легких включает два типа действий: (i) общие меры по устранению острых симптомов и (ii) меры по исправлению конкретных основных аномалий.
      1. Общие меры и лекарства
        1. Кислород и другие меры, направленные на улучшение газообмена в дыхательных путях.Кислород должен быть в первую очередь у пациента с респираторной недостаточностью. Если возможно, до начала терапии следует определить уровень газов артериальной крови в помещении. Для большинства пациентов адекватная оксигенация достигается с помощью назального катетера или лицевой маски; однако пациентам с тяжелой гипоксией часто требуются дополнительные меры. Таким пациентам потребуется эндотрахеальная интубация с контролируемой механической вентиляцией легких. Иногда для коррекции гипоксии у таких пациентов достаточно прерывистого дыхания с положительным давлением (IPPB) через специально адаптированную маску.Если, однако, артериальный уровень Po 2 не может поддерживаться выше 80 мм рт. Ст. Ни с помощью одного IPPB, ни после эндотрахеальной интубации, или если требуется Fio 2 60% или более для поддержания Po 2 выше этого уровня, следует использовать положительное давление в конце выдоха (PEEP).

          Разработаны различные критерии для определения, когда пациенту требуется интубация и управляемая вентиляция легких. Контролируемую вентиляцию через эндотрахеальную трубку обычно следует применять, когда высокие потоки приблизительно 100% кислорода через дыхательный аппарат не позволяют поддерживать уровни Po 2 в артериальной крови на уровне 80 мм рт.ст. или выше. Важными исключениями из этого правила являются пациенты с хронической обструктивной болезнью легких, у которых часто базовый уровень P o 2 составляет около 50 мм рт. Интубацию таких пациентов следует предпринимать только в критических ситуациях, поскольку их бывает сложно отучить от респиратора.

          Как отмечалось ранее, когда контролируемая вентиляция не обеспечивает адекватной оксигенации, можно добавить PEEP. Обычно используется давление в конце выдоха от 5 до 20 мм рт.При тяжелой степени отека легких лечение респираторных заболеваний идентично лечению респираторного дистресс-синдрома у взрослых. Первичный эффект PEEP, по-видимому, заключается в увеличении функциональной остаточной емкости, тем самым предотвращая преждевременное закрытие мелких дыхательных путей во время выдоха.

          Следует помнить, что количество кислорода, доставляемого тканям, является функцией как сердечного выброса, так и уровня артериального кислорода. Контролируемая вентиляция с ПДКВ и без него может иметь побочный эффект снижения сердечного выброса за счет ограничения венозного возврата.Наиболее точный способ определения влияния механической вентиляции на сердечный выброс - это мониторинг сердечного выброса с помощью термодилюционного катетера с баллонным наконечником или измерение содержания смешанного венозного кислорода в легочной артерии с помощью катетеризации правых отделов сердца. Чем ниже сердечный выброс, тем ниже будет содержание смешанного венозного кислорода.

        2. Прочие меры общего характера. Следует принять меры для обеспечения комфорта пациента; например, изголовье кровати должно быть приподнято минимум на 30 градусов.

          Управление жидкостями будет зависеть от клинического состояния и артериального давления. Если у пациента гипотензия, диурез следует проводить с большой осторожностью, чтобы предотвратить ухудшение гипотонии на фоне обезвоживания. В этом случае клиницист проходит тонкую грань между неадекватным истощением жидкости и обострением отека легких. Измерение давления PCW часто важно в этой настройке, чтобы различить это различие. Центральное венозное давление не адекватно отражает наполнение левой половины сердца.Лечение гипотензии вместе с шоком обсуждается в главе 6. Если у пациента гипертония, следует принять меры по снижению артериального давления, как описано в главе 12.

        3. Наркотики
          1. Фуросемид и другие мочегонные средства. Парентеральный фуросемид (Лазикс) стал стандартом для лечения острого отека легких, хотя иногда пациенты можно адекватно лечить без этого препарата. Начальная доза обычно составляет от 10 до 20 мг внутривенно для пациентов, которые никогда ранее не лечились фуросемидом, хотя дозы от 40 до 80 мг путем медленного внутривенного болюса (более 1-2 минут) являются обычными для пациентов, которые получали диуретики в качестве амбулаторно.Непрерывная внутривенная инфузия фуросемида может вызвать диурез у пациентов, которые ранее были невосприимчивы к болюсным инфузиям фуросемида. Дозировка здесь составляет от 10 до 40 мг в час, в зависимости от уровня почечной функции. Пациентам с пониженной функцией почек требуется более высокая доза фуросемида внутривенно. Этакриновая кислота (Эдекрин) - это петлевой диуретик, альтернативный фуросемиду. Обычно используются начальные дозы от 20 до 60 мг болюсного введения. Иногда диурез можно достичь комбинацией фуросемида (100 мг внутривенно медленным болюсом) и хлоротиазида (500 мг внутривенно медленным болюсом), когда ни фуросемид, ни этакриновая кислота не эффективны.Существует по крайней мере три механизма действия фуросемида: (i) быстрое периферическое, сосудорасширяющее действие; (ii) мочегонный эффект; и (iii) умеренное снижение постнагрузки.
          2. Дигиталис. Использование гликозидов наперстянки в последние годы практически прекратилось в качестве терапевтического вмешательства для пациентов с острым отеком легких. Дигиталис до сих пор используется при лечении хронической сердечной недостаточности (Глава 4).

            Digitalis может применяться у пациентов, у которых отек легких является вторичным по отношению к наджелудочковой аритмии.Например, дигиталис можно использовать для контроля желудочковой реакции при фибрилляции предсердий. Однако есть препараты, более эффективные при этом показании (Глава 3). Перед введением препаратов наперстянки необходимо получить контрольную ЭКГ и уровень калия в сыворотке крови.

          3. Морфин. Морфин - важный препарат при лечении острого отека легких. Считается, что он оказывает как прямое венодилатирующее действие, так и действие на ЦНС (снимает тревогу). Морфин можно вводить внутримышечно (от 5 до 10 мг повторно через 2–4 часа) или внутривенно (от 1 до 4 мг).

            Пациентам, у которых возможен инфаркт миокарда, предпочтительнее внутривенное введение, поскольку внутримышечные инъекции повышают уровень креатинфосфокиназы в сыворотке. Следует проявлять осторожность при введении морфина пациентам с обструктивной болезнью легких, поскольку морфин притупляет дыхательное движение и может привести к остановке дыхания.

          4. Аминофиллин. При бронхоспазме может оказаться полезным аминофиллин. Кроме того, аминофиллин обеспечивает инотропную стимуляцию сердца.Стандартная дозировка - это ударная доза 6 мг / кг с последующей постоянной инфузией от 0,5 до 1,0 мг / кг в час. Аминофиллин также оказывает умеренное мочегонное действие.
          5. Сосудорасширяющие средства. Доступны различные вазодилататоры, снижающие работу левого желудочка. Дозировки и клинические характеристики этих лекарств приведены в главе 4. Для этой цели использовались нитроглицерин (внутривенно, сублингвально или перорально) и нитропруссид внутривенно. При использовании нитропруссида обычная начальная доза составляет от 20 до 40 мкг в минуту с шагом 5 мкг в минуту каждые 5-10 минут до тех пор, пока не будут достигнуты желаемые эффекты (снижение давления в легочной артерии или начало диуреза).Следует тщательно контролировать терапию нитропруссидом, чтобы предотвратить гипотензию.

            Вазодилататоры чаще всего используются при отеке легких, вторичном по отношению к хронической, трудноизлечимой левожелудочковой недостаточности, или при остром отеке легких, вторичном по отношению к ИМ (см. Главу 15).

          6. Инотропные агенты внутривенно. Внутривенные инотропы, такие как добутамин или дофамин, иногда используются у пациентов с тяжелым и / или рефрактерным отеком легких, особенно при наличии гипотензии (см. Главу 6).
          7. Разные лекарства, применяемые для лечения отека легких.Альбумин может быть показан внутривенно, когда гипопротеинемия способствует отеку легких.
      2. Деятельность. Рекомендации по активности, изложенные в главе 4, также применимы к пациентам с отеком легких. Первоначально пациенты должны находиться в постельном режиме до тех пор, пока они не стабилизируются и не исчезнет значительная часть отека легких. На этом этапе их можно быстро и постепенно мобилизовать.
      3. Диета. Рекомендации по питанию, изложенные для пациентов с сердечной недостаточностью от умеренной до тяжелой, также применимы к пациентам с отеком легких.Рекомендуется ограничить потребление соли.
    2. Хирургия. Хирургическое вмешательство для пациентов с отеком легких может быть полезным в ряде различных ситуаций, включая коррекцию хирургически исправимых причин, таких как острая митральная регургитация. Хирургическое вмешательство также может быть использовано для введения внутриаортального баллонного насоса (IABP).

      Хирургически излечимые причины отека легких включают поражения клапанов и разрыв межжелудочковой перегородки после инфаркта миокарда. IABP может спасти жизнь при тяжелой левожелудочковой недостаточности.Использование IABP более подробно обсуждается в главе 15. Общий протокол лечения отека легких можно найти в Таблице 5-5 .

Избранные материалы

Вернуться к быстрым ссылкам

Bersten AD, Holt AW, Vedig AE, et al. Лечение тяжелого кардиогенного отека легких с постоянным положительным давлением в дыхательных путях, обеспечиваемым лицевой маской. N Engl J Med 1991; 325: 1825–1830.

Непрерывная терапия положительным давлением в дыхательных путях снижает потребность в интубации у пациентов с отеком легких.

Brater DC. Диуретическая терапия. N Engl J Med 1998; 339: 387–395.

Обширный обзор показаний и правильного использования диуретиков.

Brown NJ, Vaughan DE. Ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента. Circulation 1998; 97: 1411–1420.

Авторитетный обзор ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента и их использования при острой и хронической сердечной недостаточности.

Fedullo AJ, Swinburne AJ, Wahl GW и др.Острый кардиогенный отек легких при искусственной вентиляции легких: факторы, определяющие внутрибольничную летальность. Сундук 1991; 99: 1220–1226.

Смертность у пациентов с отеком легких зависит от тяжести дисфункции левого желудочка. Переменные, относящиеся к степени дыхательной недостаточности, не позволяли прогнозировать смертность.

Goodfriend TL, Elliott ME, Catt KJ. Рецепторы ангиотензина и их антагонисты. N Engl J Med 1996; 334: 1649–1654.

Обзор основных механизмов эффективности агентов, блокирующих рецепторы ангиотензина.

Lin M, Yang YF, Chiang HT, et al. Переоценка непрерывной терапии положительным давлением в дыхательных путях при остром кардиогенном отеке легких: краткосрочные результаты и долгосрочное наблюдение. Сундук 1995; 107: 1379–1386.

Непрерывная терапия положительным давлением в дыхательных путях приводит к улучшению физиологической сердечно-сосудистой и легочной функции у пациентов с отеком легких.

Панг Д., Кинан С. П., Кук Д. Д. и др. Влияние поддержки дыхательных путей положительным давлением на смертность и необходимость интубации при кардиогенном отеке легких: систематический обзор. Сундук 1998; 114: 1185–1192.

Поддержка дыхательных путей с положительным давлением снижает потребность в интубации и может снизить смертность пациентов с отеком легких.

Робин Э.Д., Cross CE, Феликс Р. Отек легких. N Engl J Med 1973; 288: 239–246.

Классическая статья об отеке легких; отличный обзор, в частности, патофизиологии образования отека легких.

Шустер Д.П. Отек легких: этиология и патогенез. В: Rippe JM, Irwin RS, Fink MP, et al., Eds. Интенсивная медицина. Бостон: Little, Brown and Company, 1995.

Хорошее недавнее резюме с особым акцентом на патофизиологию, лежащую в основе отека легких.

Шарон А., Шпирер И., Калуски Э. и др.Внутривенное введение высоких доз изосорбида динитрата безопаснее и лучше, чем двухуровневая положительная вентиляция дыхательных путей в сочетании с традиционным лечением тяжелого отека легких. J Am Coll Cardiol 2000; 36: 832–837.

Нитратная терапия длительного действия является безопасной и высокоэффективной терапией для пациентов с тяжелым отеком легких.

.

Любопытный вопрос об отеке легких, вызванном физической нагрузкой

Вопрос о том, развивается ли отек легких во время физических упражнений на суше, является спорным. Тем не менее, развитие отека легких во время плавания и ныряния хорошо известно. В этой статье рассматриваются текущие противоречия, которые существуют в области отека легких, вызванного физической нагрузкой, на суше и при погружении в воду. В нем также обсуждаются механизмы, с помощью которых может развиться отек легких во время наземных упражнений, плавания и ныряния, а также существующие пробелы в знаниях.Наконец, в этой статье обсуждается, как эти области могут продолжать развиваться, а также области, в которых отсутствуют клинические знания.

1. Проблема обработки жидкости в легких во время упражнений

Во время упражнений транспорт кислорода через легочную мембрану увеличивается с ~ 4 мл / кг / мин в состоянии покоя до более 75 мл / кг / мин у спортсменов на выносливость, выполняющих максимальные упражнения. [1]. Пара ключевых анатомических и физиологических особенностей позволяет почти в 20 раз увеличить транспорт кислорода из альвеолярной области в капиллярную сеть.Граница раздела между альвеолой и капилляром очень тонкая, так что расстояние диффузии между альвеолой и эритроцитом составляет всего 1 мкм м [2]. Площадь поверхности для газообмена огромна (~ 1 × 10 4 см 2 ), а хрупкая, тонкостенная сосудистая сеть способна расширяться и задействоваться, чтобы принять 5-кратное увеличение сердечного ритма. выход во время тренировки. Во время упражнений высокой интенсивности, перед лицом усиленного кровотока и повышенного капиллярного давления, легкие сталкиваются с проблемой сохранения целостности дыхательной мембраны и сухости альвеолярной поверхности.

Считается, что, как и в других тканях, поток жидкости через сосудистую сеть легких определяется балансом между сосудистым гидростатическим и онкотическим давлением относительно интерстициального пространства. Уравнение Старлинга иллюстрирует это как где - чистое поглощение жидкости или фильтрация из сосудистой сети, - коэффициент фильтрации, который описывает проницаемость капилляра для жидкости и частично определяется площадью поверхности капилляра, и являются капиллярным и внутренним гидростатическим давлением, а также являются капиллярным и внутренним гидростатическим давлением. интерстициальное онкотическое давление и представляет собой коэффициент отражения, который корректирует онкотическое давление на проницаемость капилляра для крупных белков.Принимая во внимание переменные в уравнении Старлинга, отек легких, вызванный физической нагрузкой, может возникать в результате следующих механизмов: (i) увеличение гидростатического давления в капиллярах, (ii) увеличение в результате повреждения стенки капилляра или увеличения поверхности капилляров, ( iii) неспособность лимфатических сосудов к достаточно чистой воде, вытесняемой из сосудов.

Хотя легкое перфузируется при гораздо более низком давлении по сравнению с системной сосудистой сетью (12 против 120 мм рт. Ст., Систолическое давление в состоянии покоя), легкое все же должно выдерживать более чем удвоенное управляющее давление в легочной артерии.Это повышение давления в легочной артерии в значительной степени определяется повышенным давлением в левом предсердии, которое возникает в результате увеличения венозного возврата к ограниченному объему предсердия. Действительно, восемьдесят процентов повышения давления в легочной артерии объясняется повышением давления в левом предсердии [3]. Повышенное давление в легочной артерии и левое предсердие в сочетании со сниженным внутригрудным давлением во время вдоха приводит к увеличению трансмурального давления в капиллярах и экссудации жидкости из капилляра в воздушное пространство.

У отдыхающего человека жидкость переходит из сосудистого пространства в интерстиций со скоростью 0,3 мл / кг / час [4] и выводится лимфатической системой. Исследования, проведенные на овцах, показывают, что лимфатический поток в легких может увеличиваться в 7–10 раз. Это увеличение требует возникновения гиперпноэ и приводит к клиренсу жидкости 150–210 мл / час у человека весом 70 кг [5]. Когда-то считалось, что простой отрицательный градиент давления между лимфатическими сосудами и грудным протоком, вызванный снижением грудного давления во время фазы вдоха при гиперпноэ при физической нагрузке, вызывает усиление лимфотока.Однако реальный механизм увеличения лимфотока может быть более элегантным. Подобно системным венам, лимфатические сосуды легких имеют клапаны. Подобно тому, как сокращение скелетных мышц возвращает венозную кровь к сердцу через серию клапанных сосудов (называемых «насосом скелетных мышц»), колебания давления на вдохе и выдохе могут служить для перекачки крови через легочные лимфатические сосуды [6–8]. Кроме того, лимфатические сосуды могут иметь перистальтические свойства. Лимфатические сосуды имеют слой гладких мышц, который может периодически сокращаться, повышая внутреннее давление на несколько мм рт. Ст. [9].У них также есть альфа- и бета-адренорецепторы, а применение катехоламинов может повысить лимфатическое давление до 20–30 мм рт. Ст. [10, 11]. Количество циркулирующих катехоламинов увеличивается при выполнении упражнений [12], и они могут играть роль в лимфатической функции. Однако их влияние на лимфатический поток неизвестно.

2. Существует ли отек легких, вызванный физической нагрузкой?

Вопрос о том, развивается ли отек легких во время физических упражнений, является спорным. Систематические экспериментальные попытки задокументировать отек легких после упражнений дают противоречивые данные, но в литературе имеется несколько сообщений о клинических случаях.Клинически значимый отек был зарегистрирован у элитного велосипедиста, участвовавшего в трансконтинентальной гонке [10], у трех бегунов, участвовавших в марафонских и ультрамарафонских гонках [13, 14], и у одного человека после катания на беговых лыжах на морозе [15]. В одном случае у внешне здорового мужчины развился отек легких после физических упражнений [16]. Интересно, что клиническое обследование показало пролапс митрального клапана, и авторы предполагают, что эта структурная аномалия, вероятно, способствовала формированию отека.В других случаях может быть роль нераспознанной дисфункции клапана. Действительно, у пациентов с систолической дисфункцией левого желудочка дисфункция митрального клапана связана с повышением легочного сосудистого давления, нарушением капиллярного барьера и отеком легких, вызванным физической нагрузкой [17]. На сегодняшний день не проводилось всеобъемлющих исследований, позволяющих количественно оценить ежегодную заболеваемость отеком легких после физической нагрузки у лиц с ранее выявленными сердечными аномалиями и без них.

Толчком к подозрению на высокую распространенность субклинического интерстициального отека после физических упражнений служат данные, полученные с использованием метода множественного удаления инертных газов (MIGET).MIGET количественно определяет степень согласованности вентиляции и перфузии в легких (V / Q) [18, 19]. Несоответствие V / Q увеличивается при нагрузках от умеренных до тяжелых и сохраняется даже после прекращения упражнений и восстановления нормальной сердечно-легочной функции [20, 21]. Хопкинс предположил, что «наиболее правдоподобным» объяснением этого является формирование интерстициального отека легких, вызывающего перибронхиальные и периваскулярные наручники.

В нескольких отчетах о случаях, упомянутых в этой статье, указывается, что отек легких, вызванный физической нагрузкой, является причиной артериальной гипоксемии, вызванной физической нагрузкой, которая встречается по крайней мере у 50% здоровых людей, выполняющих упражнения на уровне моря [22].В этих отчетах, где были отмечены клинические признаки альвеолярного отека, гипоксемия, вероятно, является результатом отека. Однако для большинства людей, занимающихся физическими упражнениями, этот вопрос менее ясен. Несоответствие V / Q, являющееся основным свидетельством отека легких, вызванного физической нагрузкой, вероятно, является минимальным фактором дефицита газообмена. Пропорция альвеолярно-артериальной разницы по кислороду, объясняемая несоответствием V / Q, не меняется от покоя к тяжелым упражнениям [23], оставляя ограничение диффузии и шунт справа налево в качестве оставшихся возможных виновников [23, 24].Действительно, увеличение несоответствия V / Q не влияет на газообмен, потому что увеличение вентиляции превышает увеличение перфузии, что приводит к небольшому количеству отделений с очень низким V / Q. Hopkins предполагает, что причина, по которой нарушения газообмена не предсказываются несоответствием V / Q, заключается в том, что интерстициальный и перибронхиальный отек не прогрессирует до альвеолярного отека и наводнения у большинства людей [25].

Ограничение перевода измерений V / Q из области объяснения в причинно-следственную связь заключается в том, что отклонения V / Q, измеренные с помощью MIGET, никогда не были связаны с прямыми измерениями отека легких у одних и тех же людей после тренировки.В недавнем исследовании использовалось быстрое введение физиологического раствора (20 мл / кг) для увеличения интерстициальной воды в легких без повышения сердечного выброса. Хотя увеличение количества жидкости в легких было подтверждено кардиографией с импедансом, не было доказательств несоответствия V / Q [26]. Важно отметить, что не было никаких доказательств изменения индекса распределения вентиляции (LogSDV и среднего значения V), несмотря на изменения спирометрических измерений, соответствующие развитию интерстициального отека. В исследовании субъектов, у которых в анамнезе был высокогорный отек легких (HAPE), несоответствие V / Q с упражнениями на высоте 3800 м не отличалось от контрольной группы без истории HAPE.Дополнительное неравенство V / Q в состоянии покоя наблюдалось только у участников операции «Эверест II» на смоделированных высотах ≥20 000 футов [27]. И, наконец, выполнение повторяющихся упражнений - активности, которая, как ожидается, последовательно усугубит интерстициальный отек, не увеличивает несоответствие V / Q [28].

Несколько исследований полагались на использование методов прямой визуализации (МРТ, КТ и т. Д.) И грудного импеданса для демонстрации отека легких после упражнений со смешанными результатами. В некоторых исследованиях с использованием КТ и МРТ были обнаружены доказательства увеличения количества жидкости в легких после продолжительных тяжелых упражнений [29, 30], но эти результаты не были последовательно воспроизведены.Есть несколько потенциальных ловушек при использовании изображений и грудного импеданса для измерения отека, вызванного физической нагрузкой. И то, и другое может быть сбито с толку увеличением общего объема воды в грудной клетке, вызванным увеличением объема крови в легких сразу после тренировки. Магнитный резонанс и компьютерная томография требуют изменения позы, что изменяет распределение кровотока и может затруднить визуализацию отека. Кроме того, МРТ требует много времени; в течение времени, необходимого для завершения визуализации, может исчезнуть отек низкого уровня.Компьютерная томография может быть непрактичной для использования в научных исследованиях из-за рисков, связанных с воздействием рентгеновского излучения [31]. Наконец, некоторые утверждали, что прямая визуализация недостаточно чувствительна для визуализации интерстициального отека; чтобы визуализировать отек, он должен прогрессировать до альвеолярного затопления [25]. Конечно, явное переполнение альвеол при физической нагрузке случается редко. Основная проблема при демонстрации субклинического отека легких заключается в отсутствии надежного, чувствительного, золотого стандарта измерения.

Наилучшие доказательства отека легких, вызванного физической нагрузкой, получены в исследованиях, посвященных выявлению недостаточности капиллярного стресса в жидкости бронхальвеолярного лаважа после тренировки (ЖБАЛ). По оценкам, стрессовая недостаточность легочных капилляров и кровотечение возникают при трансмуральном давлении капилляров ≥40 мм рт. Ст. [32]. Нарушение капиллярного стресса и явное альвеолярное кровотечение были хорошо задокументированы у чистокровных скаковых лошадей, у которых расчетное капиллярное давление может достигать ≥100 мм рт. Ст. [33, 34]. Элдридж и др.обнаружили доказательства разрушения капилляров у спортсменов после трех коротких периодов интенсивных упражнений на уровне моря и на большой высоте, исследуя BALF на наличие красных кровяных телец [35]. Эритроциты были обнаружены в ЛБАЛ всех спортсменов после тренировки, но не в ЛБАЛ в контрольной группе в состоянии покоя. Хотя ЖБАЛ каждого спортсмена был положительным на эритроциты, количество обнаруженных эритроцитов (/ мл) было на несколько порядков ниже, чем у людей с клиническим диагнозом высокогорного отека легких (/ мл) или лошадей, занимающихся физическими упражнениями (30 - / мл) [36, 37].Тем не менее, эти данные свидетельствуют о том, что дыхательная мембрана нарушается при интенсивных упражнениях у здоровых и активных взрослых.

Урок, извлеченный из многих из этих исследований, заключается в том, что нормальное легкое, по-видимому, хорошо приспособлено для упражнений на уровне моря. У большинства людей экссудация воды в интерстиций уравновешивается увеличением лимфотока, предотвращая развитие клинического отека легких, выражающегося одышкой, хрипами в конце выдоха и образованием кровянистой пенистой мокроты.Несмотря на сообщения о случаях, которые существуют в литературе, развитие клинически важного отека легких при физических нагрузках остается редким явлением. Было высказано предположение, что у редких людей, у которых действительно развивается отек легких, вызванный физической нагрузкой, была неизвестная основная патология, которая увеличивала вероятность развития отека легких при физической нагрузке [38].

3. Чему мы можем научиться из иммерсионного отека легких?

Упражнения в воде создают уникальную нагрузку на дыхательную систему.Иммерсионный отек легких с погружением с задержкой дыхания, подводным плаванием с аквалангом и упражнениями в холодной воде хорошо документирован в литературе [39–41]. При опросе 460 активных ныряльщиков с аквалангом у 1,1% в анамнезе было развитие иммерсионного отека легких [42]. Опрос триатлонистов из группы USA Triathlon показал, что у 1,4% участников были симптомы, указывающие на отек легких, после завершения упражнения, содержащего компонент плавания [43]. В 2009 году Профессиональная ассоциация инструкторов по дайвингу сообщила, что 900 000 новых сертификатов по дайвингу выдается его членами ежегодно [44].Если 1% населения испытывает иммерсионный отек легких, то 900 000 новых дайверов в год означают 9 000 новых людей, подверженных риску иммерсионного отека легких.

Похоже, что разные группы населения подвержены риску развития иммерсионного отека в зависимости от типа иммерсионной активности. Случаи плавания спортсменов на поверхности, как правило, возникают у молодых, здоровых людей, выполняющих интенсивные упражнения. Маневры, выполняемые элитными водолазами с задержкой дыхания и военными водолазами, делают их предрасположенными к баротравме легких и альвеолярному кровотечению.Некоторые предполагают, что аквалангисты, некоторые из которых, как правило, старше, могут иметь недиагностированную дисфункцию левого желудочка, которая может способствовать развитию отека [45]. Однако ныряльщики с аквалангом подвергаются воздействию многих из тех же факторов стресса, что и водолазы, задерживающие дыхание, и пловцы, и их отек может не полностью зависеть от ранее существовавшей сердечно-сосудистой патологии. Причина иммерсионного отека легких, вероятно, многофакторна.

Погружение участников исследования в вертикальное положение сидя перенаправляет ~ 0.7 л крови в грудную клетку и увеличивает систолическое давление в легочной артерии [46]. Это усиливается погружением в холодную воду, которая перенаправляет кровоток в грудную клетку, чтобы поддерживать температуру тела, и вызывается сужением сосудов в туловище и конечностях [47]. Упражнения дополнительно увеличивают объем грудной крови и давление в левом предсердии, легочной артерии и капиллярах, хотя давление в легочной артерии существенно различается при выполнении иммерсионных упражнений. Пичер и др. обнаружили большую степень межсубъектной изменчивости давления в легочной артерии при выполнении упражнений с поверхностным погружением (16.0–39,6 мм рт. Ст.) [48], хотя повышение давления в легочной артерии было выше, чем то, что обычно наблюдается при наземных упражнениях [49]. Эти исследователи предположили, что эта высокая вариабельность может объяснить, почему некоторые люди более подвержены образованию отеков, чем другие, при выполнении одной и той же деятельности. Например, в описании случая 30 израильских солдат, выполняющих гонку на время в открытой воде на 2,4 км, у 8/30 развился явный отек, отмеченный пенистой мокротой, одышкой и кровохарканьем [50]. Существует дискуссия о том, продолжает ли давление в легочной артерии повышаться во время упражнений, поскольку противоречивые исследования показали, что оно как повышается, так и понижается с увеличением продолжительности упражнений [47, 48].

Добавление дайвинга еще больше увеличивает перенаправление крови к грудной клетке, чтобы бороться с эффектом повышенного давления на объем легких. Согласно закону Бойля, при спуске атмосферное давление повышается, а объем легких сокращается. Кровь перенаправляется с периферии в грудную клетку [51]. Это увеличивает гидростатическое давление сосудов и противодействует повышенному давлению в дыхательных путях. Ферриньо и Лундгрен предсказывают, что эффекта «сжатия легких» во время погружения с задержкой дыхания будет достаточно, чтобы поднять капиллярное гидростатическое давление на 11–32 мм рт. Ст. [52].Этих давлений, безусловно, превышающих 40 мм рт. Ст., Необходимых для нарушения целостности капилляров, достаточно, чтобы вызвать отек при достаточно продолжительном воздействии.

Вентиляция также может способствовать образованию отеков, хотя знания в этой области ограничены. Нет никаких прямых исследований важности вентиляции в формировании отека, и большая часть того, что известно, выведена из других областей. Например, гипервентиляция необходима для увеличения клиренса жидкости лимфатическими сосудами [5]. При высокоинтенсивных упражнениях минутная вентиляция при плавании на животе имеет тенденцию быть ниже по сравнению с бегом на беговой дорожке, а возможность увеличения минутной вентиляции ограничивается необходимостью координировать дыхание с плавательным ходом [53].Это может ограничить способность лимфатических сосудов очищать жидкость. Погружение в шею вызывает 3-кратное уменьшение резервного объема выдоха и, как следствие, низкий объем дыхания в легких [54]. Гидростатическое сжатие грудной клетки увеличивает сопротивление вдоху [55] и снижает максимальную скорость выдоха при объемах легких <60% от общей емкости легких [56]. Добавление регулятора во время подводного плавания с аквалангом может дополнительно увеличить дыхательное усилие, необходимое для преодоления сопротивления регулятора, на> 20 см H 2 O [57].Эти ограничения требуют увеличения дыхательной работы, а повышенное отрицательное внутригрудное давление во время вдоха способствует фильтрации жидкости и образованию отека.

Наконец, закрытие голосовой щели или отказ регулятора акваланга могут способствовать формированию отека. В исследовании семи мужчин, погруженных на спине всего в 1 фут воды при дыхании через жесткую металлическую трубку, трое из мужчин прекратили исследование в течение первых 30 секунд после первоначального погружения [54] с жалобой на закупорку дыхательной трубки. .Позже было обнаружено, что они испытывали непроизвольное закрытие голосовой щели, которое можно было преодолеть, не пытаясь вдохнуть в течение первых 15 секунд погружения. Подобно развитию внезапного отека легких у пациентов с ларингоспазмом или обструкцией верхних дыхательных путей [58, 59], дыхание через непроизвольно закрытую голосовую щель или неисправный регулятор акваланга может вызвать большое отрицательное внутригрудное давление и нарушить целостность дыхательной мембраны.

4.Какие пробелы все еще существуют в наших знаниях?

Сотрудничество с исследователями, изучающими иммерсионный отек легких, может дать новые возможности для ответа на вопрос о том, формируется ли субклинический отек легких у спортсменов, повсеместно выполняющих интенсивные наземные упражнения. Основным препятствием, ограничивающим нашу способность более определенно ответить на вопрос с использованием современных подходов, является отсутствие достаточно чувствительного метода обнаружения. Конечно, если отек образуется у наиболее тренированных людей на суше, это субклинический характер.Пока не будет разработан более чувствительный метод обнаружения, доказательства за и против образования отека при наземных упражнениях будут по-прежнему встречаться со скептицизмом.

Удивительно, что быстрая инфузия физиологического раствора не вызывает неравенства V / Q, учитывая, что спирометрические измерения среднего экспираторного потока изменяются в соответствии с интерстициальным отеком [26]. Возможно, что отек влияет на легкое равномерно, но также возможно, что измерение MIGET не способно обнаружить отек легких с достаточной чувствительностью.Тем не менее мы знаем, что отеки возникают у значительной части дайверов, выполняющих водные упражнения. Несколько недавних исследований были проведены, в которых были проведены инвазивные измерения легочной гемодинамики у участников исследования на людях, выполняющих гипербарические водные упражнения [47, 48], что позволило понять механизм образования отека во время погружения. Отек легких наблюдался в лаборатории у людей, выполняющих иммерсионные упражнения, и был подтвержден путем наблюдения крови в проводящих дыхательных путях ниже голосовых связок [39].Чтобы определить, может ли MIGET количественно оценить неравенство V / Q у пациентов с отеком легких, было бы полезно провести измерения у пациентов с различной степенью активного отека, которые можно было бы получить в лаборатории с помощью иммерсионных упражнений. Измерения MIGET проводились в иммерсионном режиме [60], но не у лиц с иммерсионным отеком легких.

В то время как иммерсионный отек легких в настоящее время является очень интересной и активной областью исследований, исследователи, изучающие иммерсионный отек легких, пришли к выводу, что повышение давления в легочной артерии и давления в левом предсердии должно быть основной причиной иммерсионного отека легких.Тем не менее, они не связали напрямую показатели гемодинамики с количественной оценкой образования отека. Важно, чтобы будущие механистические исследования включали количественное измерение образования отека, чтобы действительно определить важность любого механизма. Поскольку иммерсионный отек легких более очевиден, его можно определить количественно с помощью магнитно-резонансной томографии. Разработка всеобъемлющих математических моделей с использованием данных участников исследования с иммерсионным отеком легких может быть экстраполирована для прогнозирования образования отека, который может возникнуть при наземных упражнениях.

Еще одна возможность для развития обеих областей может заключаться в возвращении к использованию моделей на животных. Большинство измерений с использованием MIGET было выполнено во время упражнений на людях. Однако Hopkins et al. ранее было установлено, что мини-вино Юкатан является пригодной моделью для исследования несоответствия V / Q с упражнениями [61]. Как и у людей, мини-вино при физических упражнениях развивает воспроизводимое неравенство V / Q. Простой, но полезный вопрос, который следует задать, заключается в том, связано ли неравенство V / Q в мини-вине с увеличением количества воды в легких путем простой оценки влажного и сухого веса легких у животных, занимающихся физическими упражнениями, и животных, не занимающихся спортом.Измерения V / Q также могут быть связаны с толщиной интерстициального слоя и другими морфометрическими измерениями с упражнениями и без них. Поскольку у свиней был описан периваскулярный отек при интенсивных физических нагрузках, можно предположить, что может существовать связь между измерениями MIGET и гистологическими данными [62] в мини-виноделии.

Исследования иммерсионного отека у людей в последнее время были сосредоточены на измерениях гемодинамики, хотя данных об изменениях в других силах Старлинга мало.Гипербарическая гипероксия без погружения или упражнений вызывает изменения функции легких, соответствующие образованию отека [63]. Как, например, газовые смеси, которыми дышат водолазы, влияют на фильтрацию жидкости? Мы мало знаем о влиянии упражнений с погружением на коэффициенты отражения и фильтрации и меньше о степени, в которой лимфатические сосуды могут быть перегружены фильтрацией жидкости во время упражнения с погружением. Исследования, проведенные с использованием модели овец, занимающейся физическими упражнениями, показывают важность лимфатических сосудов в поддержании сухости воздушного пространства на суше, хотя мы все еще очень мало знаем о том, как они регулируются на суше и в воде.Мы знаем, что адренергическая стимуляция может повышать давление в лимфатических сосудах на 30 мм рт.ст., но у нас мало информации о том, как адренергические медиаторы влияют на клиренс жидкости лимфатическими сосудами. Мы также не знаем, как изменения в механике легких и вентиляции с погружением влияют на лимфатическую функцию. Изолированное легкое и интактные крупные животные могут быть использованы для исследования важности коэффициентов фильтрации и отражения и регуляции лимфатических сосудов.

5.Почему важно клинически изучить отек легких, вызванный физической нагрузкой?

Каждый из этих меньших пробелов в наших знаниях способствует увеличению пробелов; у нас нет реальных всеобъемлющих математических моделей обращения с жидкостью во время упражнений или понимания факторов риска развития отека легких, вызванного физической нагрузкой. Например, мы знаем, что пол, небольшой объем легких, низкое базальное производство оксида азота, генетическая предрасположенность (в частности, полиморфизм в гене ангиотензинпревращающего фермента) и снижение гипоксической респираторной реакции предрасполагают людей к отеку легких, вызванному физической нагрузкой, на высоте [35, 64–69], но нам неизвестны факторы риска, связанные с упражнениями на суше или погружением в воду.Математические модели ценны как для понимания того, как поддерживается баланс жидкости в здоровом легком, так и для прогнозирования сдвигов жидкости у пациентов с сердечно-легочной патологией. Некоторые предполагают, что у редких пациентов, у которых развивается отек легких при физических упражнениях на суше, должна быть некоторая ранее невыявленная дисфункция левых отделов сердца [38]. Учитывая связь между сердечной недостаточностью и отеком легких, этим пациентам, безусловно, было бы необходимо обследование с помощью эхокардиографии. Насколько незаметной должна быть эта дисфункция, чтобы привести к отеку при физической нагрузке, и почему она не была обнаружена, когда у этих пациентов был отек легких?

Водные упражнения широко рекомендуются пожилым людям и пациентам с сердечной недостаточностью и системной гипертензией из-за их слабого воздействия и способности адаптировать водные упражнения к различным уровням физической подготовки [70–72].Тем не менее, нам ничего не известно о влиянии погружения и физических упражнений на баланс жидкости в легких у этих групп населения. Могут ли водные упражнения низкой интенсивности способствовать образованию отека в этих группах? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимы дополнительные исследования.

.

Отек легких | Pathway Medicine

Отек легких | Pathway Medicine
  • Отек легких - анатомический подтип отека, характеризующийся аномальным скоплением жидкости в интерстиции легких. Отек легких всегда является вторичным по отношению к процессу, лежащему в основе основного заболевания, и поэтому способность определить причину избытка интерстициальной жидкости в легких имеет решающее значение для его лечения.Ниже мы обсудим основной патогенез отека легких вместе с возможной этиологией, а затем подробно рассмотрим важные клинические последствия этой патологии.
  • Обзор
    • Основное развитие отека легких не отличается от любого другого типа отека и, таким образом, является результатом дисбаланса между скоростью, с которой жидкость вытекает из легочной сосудистой сети в интерстиций, по сравнению со скоростью, с которой интерстициальная жидкость уносится легочными лимфатическими сосудами.Хотя основной патогенез аналогичен другим формам отека, возможные причины отека легких более ограничены. В общем, лимфодренаж легочного интерстиция редко нарушается, поэтому отек легких обычно вызывается чрезмерной скоростью утечки жидкости из легочной сосудистой сети, процесс, контролируемый Starling Forces. Избыточная утечка скворца из легочной сосудистой сети обычно вызывается только двумя основными типами нарушений в легком: чрезмерной проницаемостью сосудов или избыточным гидростатическим давлением сосудов (см. «Силы скворца»).Важно отметить, что снижение сосудистого онкотического давления из-за гипоальбуминемии обычно не приводит к отеку легких само по себе.
  • Избыточная проницаемость сосудов
    • Повышение проницаемости легочных сосудов может происходить из-за самых разных поражений легочных капилляров. Когда возникают такие повреждения, не только увеличивается проницаемость для утечки жидкости, но и белки плазмы также могут проникать в интерстиций через поврежденную капиллярную мембрану.Утечка белков плазмы приводит к увеличению межклеточного онкотического давления, дальнейшему нарушению сил скворца и, таким образом, усилению движения жидкости наружу.
  • Повышенное гидростатическое давление
    • Повышенное гидростатическое давление в легочных капиллярах приведет к увеличению чистой внешней силы Старлинга]] для движения жидкости в интерстиций. Повышение гидростатического давления в легочных капиллярах обычно вызывается давлением, ретроградно передаваемым из-за повышенного давления в левом предсердии.Следовательно, этот основной механизм отека легких обычно запускается дисфункцией сердца.
  • Как описано выше, патогенез отека легких может быть результатом увеличения проницаемости сосудов или увеличения гидростатического давления сосудов. Повышение проницаемости сосудов обычно вызывается прямым или косвенным повреждением легочной сосудистой сети и, таким образом, классифицируется как «некардиогенные» причины отека легких. Примеры некардиогенной этиологии включают аспирацию, травму грудной клетки, ОРДС, сепсис и тромбоэмболию легочной артерии.Напротив, повышение гидростатического давления в легочных сосудах обычно вызывается дефектами сердечной функции и, таким образом, классифицируется как «кардиогенная» причина отека легких. Любой порок сердца, который приводит к хроническому повышению давления в левом предсердии, может вызвать отек легких, и читатель может перейти по ссылкам на этой странице.
  • Морфология отека легких обычно прогрессирует в течение двух основных стадий. Первоначально отечная жидкость остается в легочном интерстиции, а ее избыток выводится через легочные лимфатические сосуды.Однако при перегрузке лимфатических сосудов отечная жидкость просачивается в альвеолы, которые могут заполняться. Это наводнение альвеол, вероятно, приводит к повреждению альвеолярной мембраны и во многих случаях может привести к утечке белков и крови из легочных капилляров в альвеолярное пространство. Со временем альвеолярные макрофаги поглощают просочившиеся эритроциты, насыщаются гемосидерином, и при этом их иногда называют клетками «сердечной недостаточности», когда отек легких имеет кардиогенную этиологию.
  • Отек легких обычно приводит к одышке.Когда отечная жидкость имеет большой объем, она может перераспределяться, когда человек лежит на спине, поражая больше легочной ткани и тем самым усугубляя одышку, явление, известное как ортопноэ. У некоторых пациентов сильный отек может привести к пароксизмальной ночной одышке, хотя патогенез этого состояния до конца не изучен. Первоначально отек легких может вызвать сухой кашель; однако, когда отек прогрессирует до уровня затопления альвеол, кашель может стать продуктивным и характеризоваться розоватым выделением мокроты.Помимо этих симптомов, отек легких может вызвать серьезные нарушения функции легких. Поскольку альвеолы ​​наполняются жидкостью, они больше не могут эффективно вентилироваться, что приводит к развитию дефектов вентиляции и перфузии и, в крайних случаях, явных правых и левых шунтов. Вместе эти дефекты альвеолярной вентиляции могут привести к клинически значимой гипоксемии.
.

Чувствительные к амилориду натриевые каналы и отек легких

Развитие отека легких можно рассматривать как комбинацию альвеолярного затопления из-за повышенной фильтрации жидкости, нарушения целостности альвеолярно-капиллярного барьера и нарушения разрешения из-за снижения клиренса альвеолярной жидкости. Важным механизмом, регулирующим клиренс альвеолярной жидкости, является транспорт натрия через альвеолярный эпителий. Трансэпителиальный транспорт натрия в значительной степени зависит от активности натриевых каналов в альвеолярных эпителиальных клетках.В этой статье описывается, как натриевые каналы способствуют очищению альвеолярной жидкости в физиологических условиях и как нарушение регуляции активности натриевых каналов может способствовать патогенезу заболеваний легких, связанных с отеком легких. Кроме того, обсуждаются натриевые каналы как предполагаемые молекулярные мишени для лечения отека легких.

1. Введение

Согласно закону Фика, анатомия легкого человека допускает оптимальный газообмен благодаря большой площади поверхности и тонкому диффузионному барьеру.Большая площадь поверхности образуется за счет разделения дыхательных путей на более мелкие газообменные единицы (альвеолы). Альвеолы ​​состоят из клеток двух типов: альвеолярных клеток 1-го (AT1) и 2-го типа (AT2). Клетки AT1 - это большие плоские клетки, которые составляют большую часть альвеолярной поверхности. Напротив, клетки AT2 представляют собой более мелкие кубовидные клетки, которые являются активными секреторными клетками и отвечают за секрецию поверхностно-активных белков и липидов, которые называются сурфактантами. Оба типа клеток образуют плотные контакты и, таким образом, образуют полярно организованный эпителий с апикальной, «воздушной», и базолатеральной, «кровяной» стороной.На базолатеральной стороне тонкая базальная пластинка отделяет альвеолярный эпителий от небольшого интерстиция и капилляров легкого. Для эффективного газообмена O 2 и CO 2 должны пересекать альвеолярный эпителий, базальную пластинку и эндотелиальные клетки, образующие капилляры. Поэтому эти слои называют альвеолярно-капиллярным барьером. Этот барьер имеет расстояние менее 1 мкм м, расстояние диффузии, которое достаточно тонкое, чтобы обеспечить эффективный газообмен.Таким образом, анатомия легких млекопитающих и структура альвеол удовлетворяют закону диффузии Фика с точки зрения требований к большой площади поверхности и малому расстоянию диффузии и устанавливают физические требования для оптимального газообмена у дышащих воздухом млекопитающих.

Однако следствием близости капилляров к альвеолярному эпителию является постоянное вытеснение небольшого количества жидкости в альвеолярные воздушные пространства из-за кровяного давления. Эта жидкость способствует образованию жидкости для выстилки альвеол, облегчая диффузию растворенных газов, таких как O 2 и CO 2 .Однако увеличенный объем жидкости в альвеолах, характеризуемых

, приводит к увеличению расстояния диффузии газа. Следовательно, должны существовать механизмы, которые удаляют инфильтрированную жидкость из альвеол - процесс, называемый , зазор альвеолярной жидкости. Для этого реабсорбция Na + из альвеол, особенно за счет активности каналов Na + в легочном эпителии, имеет особое значение и будет более подробно обсуждаться ниже.

2. Каналы Na + и их роль в клиренсе альвеолярной жидкости

Как описано выше, клетки AT1 и AT2 связаны между собой плотными соединениями. Образование плотных контактов между этими эпителиальными клетками не только приводит к плотному сцеплению клеток друг с другом, но также ограничивает свободную диффузию трансмембранных белковых комплексов. Таким образом, белковый репертуар апикальной мембраны альвеолярного эпителия отличается от такового базолатеральной мембраны.Этот вопрос особенно важен для трансэпителиального транспорта Na + , механизма, который имеет решающее значение для клиренса альвеолярной жидкости. Трансэпителиальный транспорт Na + происходит в основном за счет взаимодействия двух транспортных систем: проницаемых ионных каналов Na + , таких как эпителиальный канал Na + (ENaC), расположенный на апикальной мембране, а также базолатерально локализованный Na + / K + -ATPase (рисунок 1). Ионы Na + входят в клетки, следуя электрохимическому градиенту, на апикальной мембране через каналы Na + и вытесняются на базолатеральной стороне под действием активности Na + / K + -АТФазы.Это приводит к чистому перемещению Na + от апикальной к базолатеральной стороне альвеолярного эпителия. Этот трансэпителиальный транспорт Na + , в свою очередь, создает осмотические силы, которые управляют движением воды от апикальной к базолатеральной стороне. Вода пересекает альвеолярный эпителий либо парацеллюлярно через плотные контакты, либо трансцеллюлярно через водные каналы, или аквапоринов , которые экспрессируются в клетках альвеолярного типа 1 [1]. В конечном итоге вода удаляется из легких через лимфатическую или капиллярную систему.


Таким образом, клиренс альвеолярной жидкости является прямым следствием трансэпителиального транспорта ионов и, в частности, Na + (Рисунок 1). Эта корреляция была продемонстрирована в исследовании Hummler et al., Где нокаутированные мыши, которые не экспрессировали альфа-субъединицу эпителиального канала Na + (ENaC) в альвеолярном эпителии, погибли после рождения из-за недостаточного клиренса неонатальной жидкости и скопление жидкости в легких [3]. В соответствии с этим исследованием, специфический для легких нокдаун α ENaC с использованием siRNA снижал исходный клиренс жидкости у крыс in vivo [4].

Эти примеры подчеркивают тот факт, что каналы Na + в легочном эпителии играют ключевую роль в обеспечении клиренса альвеолярной жидкости и, таким образом, регуляции содержания жидкости в воздушных пространствах в легких. 3 , 6].В частности, считается, что чувствительные к амилориду каналы Na + представляют собой основной путь апикального проникновения Na + в альвеолярные эпителиальные клетки [7, 8]. Их вклад в клиренс альвеолярной жидкости был продемонстрирован в исследованиях, которые показали, что амилорид способен блокировать активный транспорт Na + и клиренс жидкости в изолированных моделях легких [9–13] и in vivo в исследованиях на животных. Это открытие было недавно подтверждено с использованием генно-инженерных мышей с мутациями, вызывающими гипо- или гиперактивность амилорид-чувствительного эпителиального натриевого канала (ENaC).Эти исследования продемонстрировали, что содержание жидкости в легких сильно зависит от активности чувствительных к амилориду каналов Na + , что иллюстрирует основной вклад этих каналов в клиренс альвеолярной жидкости [14–16].

В альвеолярных эпителиальных клетках описаны два различных типа амилорид-чувствительных каналов Na + : высокоселективные каналы Na + (HSC), которые характеризуются высокой селективностью по отношению к Na + , и неселективные катионные каналы. (НСК), без селективности по Na + по сравнению с K + [5, 6, 17–19].HSC также упоминаются как «эпителиальный канал Na + (ENaC) -подобные» каналы Na + [20]. Классический ENaC состоит из трех субъединиц, α , β и γ [21], которые могут собираться как гетеротример, чтобы построить проницаемый для Na + канал, охватывающий клеточную мембрану [22]. Когда эти три субъединицы ENaC коэкспрессируются в ооцитах Xenopus laevis , полученный экспрессируемый канал имеет почти идентичные характеристики с HSCs, идентифицированными из клеток легких [18, 23, 24].Следовательно, HSC, наблюдаемые в эпителии легких, могут быть ENaC, состоящими из субъединиц α , β и γ [6, 18, 25, 26]. В отличие от HSC, структура и субъединичный состав NSC до сих пор полностью не изучены [19, 20]. Предполагается, что NSC могут быть образованы исключительно субъединицей α ENaC [27]. Чтобы прояснить эти темы, важно определить точную структуру и стехиометрию субъединиц, в которых классические субъединицы ENaC могут собираться, чтобы формировать либо селективные, либо неселективные ионные каналы.В этой связи также следует отметить, что у человека была описана дополнительная субъединица ENaC ( δ ) [28], которая имеет по крайней мере две функционально разные изоформы сплайсинга [29, 30], которые также экспрессируются в легких человека ( неопубликованные наблюдения) и эпителиальные клетки легких [31, 32]. Субъединица δ ENaC может заменять субъединицу α , образуя каналы Na + вместе с субъединицами β и γ при гетерологичной экспрессии в ооцитах Xenopus laevis [28].Интересно, что эти каналы имеют другие биофизические свойства по сравнению с каналами, содержащими субъединицу α [31]. В какой степени субъединицы δ ENaC могут участвовать, например, в формировании NSC, и как эти субъединицы могут играть роль в чувствительном к амилориду трансэпителиальном транспорте Na + в легких и клиренсе альвеолярной жидкости, тем не менее, еще предстоит выяснить.

Следует отметить, что существует также часть активного транспорта Na + и клиренса альвеолярной жидкости, которая нечувствительна к амилориду [33].Однако, какие каналы Na + или связанные с Na + транспортеры участвуют в нечувствительном к амилориду транспорте через альвеолярный эпителий, остается неизвестным (подробный обзор см. [33]).

Помимо идентификации точной структуры и состава каналов Na + в дистальном отделе легкого, важным аспектом является вопрос о том, где в дистальном отделе легкого экспрессируются эти каналы. Как описано ранее, альвеолярный эпителий состоит из двух типов клеток: клеток AT1 и AT2.Хотя клетки AT1 составляют менее 10% клеток легкого, они составляют более 98% площади поверхности легких [1]. В этом отношении классическая парадигма заключалась в том, что клетки AT1 являются «биологически инертными» клетками, которые вносят свой вклад только в тонкий альвеолярно-капиллярный барьер, тогда как «биологически активные» клетки представляют собой клетки AT2 [1]. Следуя этой парадигме, до недавнего времени считалось, что трансэпителиальная абсорбция Na + осуществляется исключительно клетками AT2. Однако, учитывая, что клетки AT2 составляют менее 2% от общей площади поверхности легких, кажется удивительным, что эти клетки сами по себе способны управлять клиренсом альвеолярной жидкости посредством трансэпителиального транспорта Na + .Идея о клетках AT2 как о клетках, транспортирующих Na + в дистальных отделах легких, в значительной степени коренится в том факте, что эти клетки доступны экспериментально уже более 30 лет [34] и интенсивно исследуются. Напротив, методы выделения и исследования чистых популяций клеток AT1 были разработаны только недавно [1, 35, 36]. С тех пор появились экспериментальные указания на то, что изолированные клетки AT1 также экспрессируют каналы Na + (HSC и NSC) [8, 37, 38].Следует отметить, что исследования с клетками AT2 показали, что экспрессия каналов Na + в изолированных альвеолярных клетках очень чувствительна к условиям культивирования [39], и это затрудняет интеграцию данных из изолированных клеток в физиологический контекст. Однако более свежие данные группы Eaton позволили намекнуть на существование HSC и NSC в клетках AT1 препаратов срезов легкого [40, 41]. Таким образом, кажется, что клетки AT1 и AT2 экспрессируют репертуар каналов Na + , что делает их пригодными для трансэпителиального транспорта Na + .Следовательно, классическая парадигма абсорбции Na + , управляемой чистым AT2, меняется на представление о том, что абсорбция Na + происходит через весь альвеолярный эпителий, опосредованная каналами Na + , которые экспрессируются как в клетках AT1, так и в AT2.

4. Каналы Na + и развитие отека легких

Хотя остается много открытых вопросов, касающихся точной структуры каналов Na + и пространственной экспрессии, корреляция между активностью каналов Na + в клетках AT1 и AT2 и Клиренс альвеолярной жидкости подразумевает, что может существовать связь между нарушением регуляции активности каналов Na + и развитием отека легких из-за нарушения выделения жидкости (рис. 2).Доказательства этого предположения получены на трансгенных мышах с мутациями потери функции амилорид-чувствительных HSC [14, 16]. Эти исследования продемонстрировали, что гипоактивные каналы Na + в легких не только приводят к нарушению клиренса альвеолярной жидкости, но также являются предрасполагающим фактором для развития отека легких [14].

Физиологическое значение этой связи становится очевидным, если учесть развитие высотного отека легких (HAPE). Альпинисты на большой высоте сталкиваются с физическими проблемами: пониженное атмосферное давление, гипоксия и легочная гипертензия из-за гипоксической вазоконстрикции.Более низкое атмосферное давление приводит к увеличению градиента давления между воздушными пространствами легких и внутренними частями тела. Таким образом, описанная утечка жидкости в результате артериального давления усиливается. Кроме того, легочные кровеносные сосуды реагируют на гипоксию сужением сосудов, механизмом, который обычно предотвращает перфузию невентилируемых альвеол. Легочное кровяное давление еще больше увеличивает фильтрацию жидкости в легкие. Кроме того, имеется также нарушение целостности барьера при HAPE, что усиливает альвеолярное кровотечение (как описано в [42]).Ситуация становится еще более проблематичной, так как также наблюдается ухудшение разрешения жидкости из-за нарушения транспорта Na + , в частности активности каналов Na + . Это явление составляет , среди прочего, из-за индуцированного гипоксией ингибирования каналов Na + [43, 44]. Снижение активности каналов Na + в гипоксических легких, вероятно, связано с вызванным гипоксией извлечением каналов Na + с поверхности альвеолярных эпителиальных клеток без влияния на общую экспрессию каналов Na + в легких [45].Однако экспериментальные исследования по последней проблеме дали противоречивые результаты [45–48], что может быть связано с различной степенью гипоксии, используемой в используемых моделях. Тем не менее, общий эффект гипоксии заключается в нарушении трансэпителиального транспорта Na + , что, по крайней мере частично, связано с нарушением активности каналов Na + в альвеолярном эпителии. В конечном итоге это приводит к снижению реабсорбции жидкости из альвеол и, таким образом, способствует развитию отека легких.

В совокупности условия, приводящие к HAPE, демонстрируют, как отек легких может развиваться как сочетание повышенной фильтрации жидкости и нарушения трансэпителиального транспорта Na + , особенно активности эпителиальных каналов Na + (рис. 2). В этом отношении также существует связь между трансэпителиальным транспортом Na + и заболеванием легких человека, которое обозначается как острое повреждение легких (ALI) или острый респираторный дистресс-синдром (ARDS [49]).Помимо выраженного воспаления и поражения эпителия, отличительной чертой этого заболевания является отек легких [50, 51]. Формирование отека легких при ALI / ARDS происходит из-за повреждения альвеолярно-капиллярного барьера, что приводит к утечке жидкости в альвеолы, а также из-за дефектных механизмов очистки альвеолярной жидкости [49]. Таким образом, помимо повышенного образования отека из-за повреждения эпителия, также наблюдается нарушение разрешения отека из-за уменьшения клиренса альвеолярной жидкости, что зависит от эффективности трансэпителиального транспорта Na + [51].Существует корреляция между трансэпителиальным транспортом Na + и клиренсом отека у пациентов с ALI / ARDS: пациенты с функциональным трансэпителиальным транспортом Na + демонстрируют улучшенное разрешение отека легких и имеют лучший клинический результат по сравнению с пациентами с дефектным трансэпителиальным Na . + транспорт [51].

Таким образом, в описанных патофизиологических ситуациях, HAPE и ALI / ARDS, существует связь между трансэпителиальным транспортом Na + , в частности каналами Na + , и развитием отека легких.Следуя этой линии, был идентифицирован ряд факторов, которые могут объяснить снижение активности каналов Na + в этих патофизиологических условиях (Рисунок 2). Повышенный синтез оксида азота (NO), например, за счет активации синтаз оксида азота, был продемонстрирован при ALI / ARDS [52, 53]. Кроме того, NO снижает активность каналов Na + (HSC и NSC) в альвеолярных эпителиальных клетках [23, 41, 54, 55]. Таким образом, может существовать связь между развитием или сохранением отека при ALI / ARDS и опосредованным NO ингибированием каналов Na + .Напротив, при HAPE наблюдается дефектный синтез NO [42]. Однако этот предполагаемый положительный эффект в отношении активности каналов Na + может быть перевешен чрезмерной легочной гипертензией и, следовательно, повышенной фильтрацией жидкости в альвеолы ​​[42].

Другим фактором, который может объяснить нарушение активности каналов Na + и отек легких, является эндотелин 1 (ЕТ-1). ЕТ-1 - сосудосуживающее средство, регулирующее тонус легочных сосудов [56]. Повышенные уровни ЕТ-1 были продемонстрированы при HAPE [57] и ALI / ARDS [58].Кроме того, ЕТ-1 ингибирует эпителиальные каналы Na + in vitro [59] и снижает клиренс альвеолярной жидкости у крыс [60]. Таким образом, ЕТ-1 не только приводит к усилению фильтрации жидкости из-за легочной гипертензии, но также может представлять собой ключевой фактор, который снижает активность каналов Na + и, таким образом, ухудшает разрешение отека легких у пациентов с HAPE или ALI / ARDS. .

Оба примера, NO и ET-1, демонстрируют, как нарушение регуляции активности каналов Na + может происходить в условиях HAPE или ALI / ARDS.Помимо ET-1 и NO, был идентифицирован ряд других факторов, которые также могут способствовать снижению активности каналов Na + и, следовательно, развитию отека (рис. 2): медиаторы воспаления, такие как интерлейкин-1бета [61] или фактор некроза опухоли альфа [62] или факторы, такие как серотонин, которые высвобождаются в результате гипоксии или эпителиального стресса [63].

Таким образом, помимо гипоксии, существуют внутренние факторы, которые возникают при заболеваниях, связанных с отеком легких, которые могут способствовать нарушению клиренса жидкости и, следовательно, разрешению отека из-за вмешательства в каналы Na + в альвеолярном эпителии (Рисунок 2).Следовательно, каналы Na + могут рассматриваться как ключевые факторы в отношении формирования отека и могут быть многообещающими мишенями для лечения отека легких.

5. Na + каналы как молекулярные мишени для лечения отека легких?

Описанные примеры, HAPE и ALI / ARDS, демонстрируют, что патологические ситуации в легких, которые связаны с отеком легких, могут быть коррелированы с нарушением активности каналов Na + и трансэпителиального транспорта Na + .Следовательно, можно поставить под сомнение, будет ли усиление активности канала Na + улучшать разрешение отека и улучшать клинический исход пациентов с отеком легких.

Экспериментальные доказательства того, что повышенная активность каналов Na + может действительно улучшить разрешение отеков, получены в исследованиях с использованием трансгенных мышей с гиперактивными каналами Na + [64]. Эти мыши несут мутацию в β -субъединице эпителиального канала Na + , ENaC, что приводит к нарушению восстановления каналов и, таким образом, персистенции ENaC на поверхности клетки [65, 66].Эта мутация является генетической причиной наследственной формы гипертонии, известной как синдром Лиддла [67]. В соответствии с ассоциацией активности каналов Na + и клиренса альвеолярной жидкости, исходный клиренс жидкости был увеличен у мышей, несущих мутацию β -Liddle, по сравнению с дикими типами [64]. Более того, эти мыши были способны справляться с гидростатическим отеком легких (вызванным перегрузкой объемом из-за инфузии физиологического раствора) намного лучше, чем мыши дикого типа [64]. Эти результаты демонстрируют, что увеличение активности каналов Na + может быть предполагаемым инструментом для усиления клиренса альвеолярной жидкости и, таким образом, улучшения разрешения отека легких.

В этом отношении агонисты β -адренергических рецепторов являются заметными активаторами каналов Na + в альвеолярном эпителии и, следовательно, стимуляторами клиренса альвеолярной жидкости (подробный обзор см. [7]). Это открытие было недавно подтверждено на мутантных мышах с низкой экспрессией эпителиальных каналов Na + ( β -ENaC), которые не показывают увеличения клиренса альвеолярной жидкости после лечения β -агонистом [16].

В соответствии с идеей β -агонистов как потенциальных терапевтических инструментов, лечение β -адренергическим агонистом улучшило клиренс жидкости и разрешение отеков в экспериментальных моделях ALI / ARDS [68–71].Также было показано, что активация трансэпителиального транспорта Na + и клиренса альвеолярной жидкости с помощью β -адренергических агонистов снижает внесосудистую жидкость в легких у пациентов, участвовавших в так называемом исследовании BALTI (исследование с повреждением легких бета-агонистов , BALTI). ), клиническое испытание, которое рассматривало возможность лечения β -агонистом при ALI / ARDS [72]. Недавние данные также предполагают, что обработка -агонистом β может восстанавливать абсорбцию Na + и активность эпителиальных каналов Na + до нормальных уровней в гипоксических альвеолярных эпителиальных клетках крыс [73].Соответственно, ингаляция β -адренергических агонистов снижает частоту HAPE, вероятно, за счет стимулирования абсорбции жидкости [74].

Описанные исследования с β -адренергическими агонистами демонстрируют, что активация транспорта Na + , в том числе , путем стимуляции каналов Na + , действительно может быть многообещающей стратегией для улучшения разрешения отеков. Таким образом, каналы Na + действительно могут представлять собой молекулярные мишени для лечения отека легких.Однако важно отметить, что при таких заболеваниях, как HAPE или ALI / ARDS, есть три этапа, которые объясняют развитие отека легких: (i) альвеолярное затопление из-за повышенной фильтрации жидкости (ii) нарушение целостности эпителиального барьера и (iii) нарушение клиренса жидкости из-за нарушения трансэпителиального транспорта Na + . Хотя есть экспериментальные исследования, демонстрирующие, что образование отека может быть результатом уменьшения транспорта Na + , несмотря на интактный эпителиальный барьер [75], особенно разрешение отека, вызванное трансэпителиальным транспортом Na + , может происходить только через интактный эпителиальный барьер. .Утечка барьера наряду с нарушением транспорта Na + характерна для HAPE [76] или ALI / ARDS [7]. В то время как повреждение альвеолярного эпителия является основной причиной нарушения барьера у пациентов с ALI / ARDS, предполагается, что нарушение целостности барьера при HAPE - независимо от активности канала Na + - может быть результатом повышенной герметичности альвеол. эпителиальные плотные контакты [77]. Независимо от причины, повреждение барьера является важным фактором, который необходимо тщательно учитывать [78].Следовательно, каналы Na + не могут быть единственной молекулярной мишенью для предполагаемых терапевтических инструментов, касающихся лечения отека легких в таких условиях, как HAPE или ALI / ARDS. Уменьшение причины фильтрации жидкости в альвеолы ​​и особенно восстановление целостности эпителиального барьера должно быть предпосылкой для того, чтобы усиленный транспорт Na + был эффективным для разрешения отека.

Эта корреляция уже использовалась в исследовании BALTI [72]. Уменьшение внесосудистой воды в легких при лечении агонистом β -адренергических рецепторов было очевидным только через 72 часа после начала лечения [72].Это наблюдение может продемонстрировать, что для эффективного разрешения отека необходимо улучшение целостности барьера. Следуя этой линии, есть интересные данные, предполагающие роль β -адренергических агонистов в стимуляции целостности барьера in vitro, [79] и у пациентов с ALI / ARDS [80].

Следовательно, будущие терапевтические стратегии для улучшения разрешения отеков должны быть сосредоточены на (i) уменьшении альвеолярного оттока, например, за счет уменьшения гипоксии и легочной гипертензии (ii) восстановления целостности барьера и, наконец, (iii) увеличения трансэпителиального Na + транспорт, например, путем стимуляции каналов Na + в альвеолярном эпителии.

В совокупности каналы Na + в альвеолярных эпителиальных клетках представляют собой важные медиаторы клиренса альвеолярной жидкости. Понимание точной структуры и регуляции каналов Na + в физиологических условиях в легких, а также их нарушения при патологических состояниях, таких как HAPE или ALI / ARDS, является предпосылкой для понимания патогенеза заболеваний легких, связанных с отеком легких и его развитием. новых терапевтических стратегий.Важно отметить, что клиренс альвеолярной жидкости, опосредованный транспортом Na + , может происходить только через интактный эпителиальный барьер. Таким образом, задача будущих терапевтических подходов к лечению отека легких будет заключаться в минимизации образования отека из-за повреждения барьера или повышенной фильтрации и в улучшении разрешения отека путем стимуляции транспорта Na + и, в частности, каналов Na + в альвеолярном эпителии. .

Благодарности

Авторы благодарят Сару Кесслер и др.Рори Э. Морти (Центр легких Университета Гиссена, Гиссен, Германия) за полезные комментарии, а также Кевину Д. Урнессу (Университет Эдмонтона, Альберта, Канада) и Блейку Халлеру (Колледж Хендрикса, Арканзас, США) за языковое редактирование рукопись.

.

Смотрите также