Compliance pulmonar e doença pulmonar obstrutiva crônica
Resumo
A doença pulmonar obstrutiva crônica, ou seja, enfisema pulmonar e bronquite crônica, é uma resposta inflamatória crônica das vias aéreas a partículas nocivas ou gases, com alterações patológicas e fisiopatológicas resultantes no pulmão. Os principais aspectos fisiopatológicos da doença são a obstrução ao fluxo aéreo e a hiperinsuflação. As propriedades mecânicas do sistema respiratório e suas partes componentes são estudadas determinando as relações volume-pressão (P-V) correspondentes. As consequências da resposta inflamatória na estrutura e função pulmonar são descritas nas relações volume-pressão.
1. Introdução
A doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC), uma doença evitável e tratável comum, é caracterizada por limitação persistente do fluxo de ar que geralmente é progressiva e associada a uma resposta inflamatória crônica aumentada nas vias aéreas e no pulmão a partículas nocivas ou gases. A limitação das vias aéreas é atribuída a três mecanismos diferentes: (1) bloqueio parcial do lúmen (por exemplo, devido à produção excessiva de muco formando tampões semissólidos), (2) espessamento da parede das vias aéreas, que ocorre por causa de edema ou hipertrofia muscular, e ( 3) anormalidade do tecido ao redor das vias aéreas (destruição do parênquima e estreitamento das vias aéreas devido à perda de tração radial). Ambas as entidades da DPOC, a saber, bronquite crônica e enfisema, são caracterizadas pelos primeiros mecanismos. A bronquite crônica é caracterizada por bloqueio parcial do lúmen e espessamento da parede das vias aéreas, enquanto enfisema por perda de tração radial.
O fator de risco mais comum para DPOC globalmente é a fumaça do cigarro. Os fumantes de cigarros apresentam maior prevalência de sintomas respiratórios e alterações da função pulmonar do que os não fumantes. Como consequência, a taxa anual de declínio do VEF1 é maior do que o declínio esperado do VEF1 com o declínio da idade. A exposição passiva à fumaça também é um aspecto importante da doença. Devemos levar em consideração as exposições ocupacionais, incluindo poeiras orgânicas e inorgânicas, agentes químicos e fumos e, claro, a poluição interna da biomassa durante o cozimento e aquecimento em casas mal ventiladas.
2. Patologia da DPOC
Alterações patológicas são encontradas nas grandes e pequenas vias aéreas, no parênquima e na vasculatura pulmonar, resultantes de lesões e reparos repetidos. A resposta inflamatória pode ser determinada geneticamente ou pode ser causada por partículas nocivas, como a fumaça do cigarro. No entanto, alguns pacientes desenvolvem DPOC sem exposição à fumaça do cigarro. O estresse oxidativo e o desequilíbrio entre proteases e antiproteases, que atuam na proteção do tecido conjuntivo contra a quebra, amplificam a resposta inflamatória da doença. A resposta inflamatória é agravada pelas células inflamatórias, linfócitos Tc1 citotóxicos CD8 + e pelos mediadores inflamatórios (fatores quimiotáticos, citocinas pró-inflamatórias e fatores de crescimento).
Um cenário que está sob exploração experimental expõe um modelo atraente para o início da inflamação, compreendendo dano oxidativo ao DNA de LEBCs e resposta imune do hospedeiro. De acordo com isso, as partículas nocivas induzem danos oxidativos ao DNA das células da barreira epitelial pulmonar (LEBCs), e as mutações adquiridas são expressas no nível do DNA microssatélite de LEBCs. As LEBCs alteradas são reconhecidas pelas células dendríticas (DCs) como DCs “não próprias” que viajam com as novas informações para os linfonodos, apresentando-as aos linfócitos T virgens, e depois disso uma proliferação de linfócitos T citotóxicos CD8 + predominante. os linfócitos liberam perforina e granzimas e atraem os LEBCs alterados, ativando cascatas de morte celular.
3. Aspectos fisiopatológicos na DPOC
3.1. Obstrução do fluxo de ar
Fluxo de ar durante a expiração é o resultado do equilíbrio entre o recuo elástico dos pulmões promovendo fluxo e resistência das vias aéreas que limitam o fluxo. Os fatores que levam à obstrução da luz e ao aumento da resistência, com a consequência da limitação do fluxo, são a presença de secreções, o aumento do tônus da musculatura lisa brônquica, a hipertrofia das glândulas submucosas e a protrusão para a parte interna do lúmen da parte dorsal da traquéia durante a expiração.Estes fatores estão envolvidos no fluxo de ar o bstrução devido à grande diferença entre a pressão intraluminal e a pressão circundante. A perda do recuo elástico da parede das pequenas vias aéreas, devido à redução do tecido elástico do parênquima pulmonar, é evidente principalmente no enfisema. A ausência de cartilagem na parede das pequenas vias aéreas periféricas contribui ainda mais para a perda do recuo elástico.Pacientes com DPOC são considerados fluxo limitado quando o fluxo expiratório que eles geram durante a respiração corrente representa o fluxo máximo possível que eles podem gerar naquele volume. Em pacientes com fluxo limitado, o tempo disponível para o esvaziamento pulmonar (tempo expiratório) durante a respiração espontânea é frequentemente insuficiente para permitir que o volume pulmonar expiratório final (EELV) diminua até seu volume de relaxamento natural. Isso leva à hiperinsuflação pulmonar.
3.2. Hiperinsuflação
A perda do recolhimento elástico, especialmente no caso do enfisema, o fato de o paciente com DPOC respirar em “um nível mais alto” o que significa que os testes funcionais mostram uma capacidade residual funcional (CRF) que excede o previsto, a fim de manter as vias aéreas abertas e o aprisionamento de ar durante o fechamento prematuro são todos aspectos da hiperinsuflação pulmonar.
Em indivíduos normais, o volume pulmonar na expiração final se aproxima do volume de relaxamento do sistema respiratório . No entanto, em pacientes com obstrução ao fluxo de ar, o volume pulmonar expiratório final pode exceder a CRF prevista. De fato, o esvaziamento pulmonar é retardado e a expiração é interrompida pelo próximo esforço inspiratório, antes que o paciente atinja o volume de equilíbrio estático. denominado hiperinsuflação dinâmica e é afetado por VT, tempo expiratório, resistência e complacência. É também chamado de pressão expiratória final positiva intrínseca (auto-PEEP) e foi descrito pela primeira vez por Bergman em 1972 e d Johnson et al. em 1975 e representa a pressão intrapulmonar positiva no final da expiração. A presença de auto-PEEP significa que os músculos inspiratórios devem primeiro superar o recuo combinado para dentro do pulmão e da parede torácica antes que o fluxo inspiratório possa ser iniciado. Assim, a auto-PEEP atua essencialmente como uma carga de limiar inspiratório e foi medida em até 6–9 cmH2O durante a respiração silenciosa em repouso em pacientes com DPOC clinicamente estáveis, mas hiperinsuflados.
Durante episódios graves de obstrução ao fluxo de ar, o aumento dos esforços expiratórios simplesmente aumenta a pressão alveolar sem melhorar o fluxo de ar expiratório. Quando o volume corrente (VT) é aumentado ou o tempo expiratório é curto devido a uma alta freqüência respiratória, o pulmão não consegue esvaziar até seu equilíbrio normal de repouso entre as respirações. Este aumento na pressão alveolar e no volume pulmonar resulta em vários eventos que afetam o estado dinâmico do pulmão. A respiração ocorre perto da capacidade pulmonar total. A respiração corrente durante uma exacerbação em um paciente com DPOC pode ser deslocada para cima perto da capacidade pulmonar total como consequência da hiperinsuflação dinâmica.
A hiperinsuflação tem efeitos prejudiciais sobre a função do diafragma que aumentam o trabalho respiratório. Em primeiro lugar, o diafragma é deslocado para uma posição achatada que resulta na diminuição da zona de aposição entre o diafragma e a parede abdominal. Em segundo lugar, as fibras musculares do diafragma achatado são mais curtas e são menos capazes de gerar pressões inspiratórias que irão superar a pressão transpulmonar. A pressão positiva dentro do pulmão hiperinsuflado aumenta a pressão intratorácica média e faz com que os músculos inspiratórios operem a um volume pulmonar superior ao de repouso. O comprimento do sarcômero do diafragma em pacientes com DPOC é mais curto e indiretamente proporcional ao CPT e ao VD. Este ajuste melhora a capacidade do diafragma de gerar força em “volumes pulmonares mais elevados”. O comprimento ideal dos músculos inspiratórios durante o relaxamento é considerado próximo ao nível do volume residual (VD). Em pacientes com DPOC, porém, devido à hiperinsuflação, o comprimento das fibras musculares é ainda menor. Além disso, um aumento na proporção relativa das fibras do tipo I, que são de contração lenta e resistentes à fadiga e um aumento na concentração mitocondrial e na eficiência da cadeia de transporte de elétrons que melhora a capacidade oxidativa são outras adaptações estruturais à carga mecânica intrínseca crônica. Como resultado, o desenvolvimento da força produzida pelos músculos é ainda mais reduzido à custa de uma desvantagem mecânica considerável que prejudica ainda mais a função dos músculos respiratórios, tornando assim o diafragma mais fraco.
Os músculos ventilatórios se adaptam parcialmente à hiperinsuflação crônica para preservar sua capacidade de geração de força durante a respiração em repouso. . Durante as exacerbações da DPOC, essas adaptações podem ser sobrecarregadas. os músculos inspiratórios enrijecidos ficam sujeitos a uma carga elástica aumentada, o que significa que requerem um esforço maior para uma dada mudança de volume. A hiperinsuflação dinâmica aguda encurta ainda mais os músculos inspiratórios, particularmente o diafragma, e causa fraqueza muscular funcional. A exposição ao estresse oxidativo e ativação local de proteases também pode resultar em lesão diafragmática durante períodos de aumento da carga inspiratória e resultar em disfunção muscular inspiratória.O efeito líquido dessa carga aumentada e fraqueza funcional dos músculos inspiratórios é que o esforço necessário para a inspiração corrente representa uma fração relativamente alta do esforço máximo possível que o paciente pode desenvolver naquele volume pulmonar.
4 . Complacência pulmonar
O sistema respiratório atribui sua propriedade elástica à função dos músculos respiratórios, que fornecem a todo o sistema a diferença de pressão necessária para que o ar entre nas vias aéreas. As propriedades mecânicas estáticas do sistema respiratório e de suas partes componentes são estudadas pela determinação das relações pressão-volume (P-V) correspondentes. As curvas P-V que são obtidas à medida que o volume é alterado em etapas progressivas do volume residual (VR) para a capacidade pulmonar total (CPT) e vice-versa são alças. As propriedades elásticas do pulmão e da parede torácica, bem como as mudanças nas unidades pulmonares entre a inflação e a deflação, são responsáveis pela presença dessas alças. A elasticidade pulmonar é representada pela curva de pressão de volume estática. O fato de a curva P-V ser não linear significa praticamente que à medida que o volume pulmonar aumenta, os elementos elásticos se aproximam de seus limites de distensibilidade.
Na DPOC, por causa da hiperinsuflação dinâmica e em repouso, que é igual a um aumento adicional no volume pulmonar expiratório final (EELV), o volume corrente do exercício (VT) invade o extremo alinear superior do curva PV do sistema respiratório onde há aumento da carga elástica. Na DPOC, a capacidade de expandir ainda mais o VT é reduzida, portanto, o volume inspiratório de reserva (IRV) é reduzido. Em contraste com a saúde, a pressão de recuo combinada dos pulmões e da parede torácica em pacientes hiperinsuflados com DPOC é dirigida para dentro durante o repouso e o exercício. Isso resulta em uma carga do limiar inspiratório nos músculos respiratórios (Figura 1). As pressões intrapulmonares não voltam a zero, representando assim a auto-PEEP que impõe carga extra aos músculos inspiratórios. Durante o ciclo respiratório subsequente, a auto-PEEP deve ser superada para gerar fluxo inspiratório.
(a)
(b)
(a)
(b)
A complacência estática (C) do pulmão é a mudança no volume pulmonar por mudança de unidade na pressão transpulmonar; ou seja, a diferença de pressão entre o interior dos alvéolos e a superfície pleural dos pulmões necessária para afetar uma dada mudança no volume de ar nos pulmões: onde está a complacência, é a mudança no volume pulmonar e é a mudança na pressão transpulmonar.
Estritamente falando, a pressão transpulmonar é igual à pressão na traqueia menos a pressão intrapleural. Portanto, é a diferença de pressão em todo o pulmão. No entanto, a pressão nos alvéolos é igual à pressão nas vias aéreas (incluindo a traquéia) no início ou no final de cada respiração normal. Ou seja, a pressão alveolar expiratória final ou inspiratória final é 0 cm H2O. Portanto, no início ou no final de cada insuflação pulmonar, a pressão de distensão alveolar pode ser referida como pressão transpulmonar.
O volume que corresponde à pressão zero (0 cm H2O) é o volume de repouso o sistema respiratório, onde a pressão ao nível da boca é de 0 cm H2O. É o nível de capacidade residual funcional (CRF) em que não há fluxo de ar nas vias aéreas e a pressão ao nível da boca ao realizar estudos espirométricos é igual à pressão das vias aéreas e alveolar (0 cm H2O). Na curva P-V, a distância horizontal do ponto 0 representa a pressão elástica de todo o sistema respiratório () que é negativa abaixo da CRF e positiva acima do nível da CRF (Figura 2).A diferença de pressão entre a pressão no nível da boca e a pressão atmosférica representa a pressão necessária para expandir o sistema respiratório durante o ciclo respiratório.
A curva PV em loop praticamente significa que conforme o volume do pulmão aumenta, os elementos elásticos se aproximam de seus limites de distensibilidade e uma dada mudança na pressão transpulmonar produz aumentos cada vez menores no volume pulmonar. Como resultado, a complacência do pulmão é mínima em volumes pulmonares elevados e maior à medida que o volume residual (VR) é abordado. Um pulmão de alta complacência se expande mais do que um de menor complacência quando ambos são expostos ao mesmo aumento da pressão transpulmonar. A hiperinsuflação e a respiração corrente em direção à capacidade pulmonar total forçam o sistema respiratório a operar na parte mais plana da curva de complacência, onde os aumentos progressivos da pressão geram mudanças incrementais menores no volume. os pulmões estão estacionários. A distensibilidade estimada durante a respiração corrente normal a partir das medidas de volume pulmonar e pressão esofágica feitas no final da inspiração e expiração, quando os pulmões estão aparentemente estacionários, tem como resultado um índice, denominado complacência dinâmica. Em indivíduos com pulmões saudáveis, as duas medições geram resultados semelhantes.
Uma vez que a curva de pressão-volume do pulmão requer a estimativa das pressões nas vias aéreas e ao redor do pulmão, isso pode ser obtido pela medição da pressão esofágica. Um pequeno balão na extremidade do cateter é passado pelo nariz ou boca, e a diferença entre a pressão da boca e do esôfago é registrada conforme o paciente expira em intervalos de 1 litro da capacidade pulmonar total (CPT) até o VD.
Alguns fatores que influenciam a complacência pulmonar estática (incluindo enfisema) estão listados na Tabela 1.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Fonte:. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. Curva P-V e enfisema
A maioria dos primeiros estudos que descrevem a relação P-V na DPOC foi feita para diagnosticar e estabelecer a gravidade do enfisema. No entanto, a TC foi mais conveniente como método. A maior parte do estudo inicial foi realizada em indivíduos com DPOC com respiração espontânea.
Gibson et al. descobriram que o fator estava aumentado em pacientes com DPOC. O fator descreve a concavidade do ajuste exponencial e é independente do volume pulmonar. Portanto, um aumento em significa que a curva tem concavidade em direção ao eixo de pressão, independentemente de sua posição. Isso foi confirmado pelo estudo de Greaves e Colebatch, que estudam pulmões normais e enfisematosos. Eles descobriram que, quando o enfisema estava presente, aumentava em mais de dois desvios-padrão acima do valor médio previsto para a idade. Eles também encontraram uma relação direta entre o tamanho alveolar médio. Osborne et al. estudaram a relação e o tamanho alveolar médio em pacientes enfisematosos submetidos à ressecção pulmonar. Eles descobriram que se correlaciona com a gravidade da DPOC até que a contribuição de grandes espaços aéreos para a forma da curva foi perdida devido ao fechamento das vias aéreas.
A adesão é aumentada na doença pulmonar obstrutiva como enfisema pulmonar, menos na asma e em menor grau na bronquite crônica.No enfisema, o recuo elástico é diminuído e a curva P-V é deslocada para cima e para a esquerda. Isso se deve à perda de tecido elástico como resultado da destruição da parede alveolar. Na bronquite crônica sem enfisema, entretanto, a curva P-V pode ser normal, uma vez que o parênquima é minimamente afetado.
Na prática, a medição da complacência e seu resultado têm valor clínico limitado. Conforme mencionado anteriormente, a curva resultante não é linear e o valor da complacência é medido de acordo com a variação da pressão. A medida acima do nível da CRF, aproximando-se da CPT, mostra menores valores de complacência e aumento da rigidez pulmonar devido às fibras de colágeno no parênquima pulmonar, que influenciam na distensão pulmonar em grandes volumes. Assim, a medida da complacência deve ser realizada próximo ao nível de CRF, caso contrário, próximo aos níveis de CPT e RV, os resultados têm valor clínico limitado.
A história natural do desenvolvimento da hiperinsuflação pulmonar em Pacientes com DPOC de acordo com a experiência clínica indicam que é um processo insidioso que ocorre ao longo de décadas. Parece que o RV é o primeiro componente de volume a aumentar, refletindo o aumento do fechamento das vias aéreas. EELV aumenta posteriormente, refletindo os efeitos de EFL e alteração na mecânica pulmonar e, eventualmente, a CPT aumenta conforme aumenta a complacência pulmonar. No entanto, é provável que o curso de tempo de mudança nos vários compartimentos de volume seja altamente variável entre os pacientes.
A curva P-V mostra configurações diferentes durante o ciclo respiratório, ou seja, durante a inspiração e a expiração. Este fenômeno é denominado histerese e é uma propriedade das estruturas elásticas. A diferença na configuração ocorre devido ao fato de que próximo ao VD (pequenos volumes pulmonares) é necessária mais pressão durante a inspiração para abrir as pequenas vias aéreas distais. Em volumes pulmonares maiores, o fenômeno de histerese é possivelmente atribuído à resistência das fibras elásticas no parênquima.
6. Conclusão
Os estudos estáticos e dinâmicos do pulmão na doença pulmonar obstrutiva crônica diferem de acordo com os aspectos patológicos da doença. A perda do recuo elástico do pulmão afeta a diferença de pressão entre o interior dos alvéolos e a superfície pleural dos pulmões, ou seja, a pressão transpulmonar. Como resultado, um pulmão de alta complacência, como o pulmão enfisematoso, se expande em maior extensão do que o de baixa complacência, quando ambos são expostos ao mesmo aumento da pressão transpulmonar.