Авдеев С.Н.
Xроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) – заболевание, характеризующееся ограничением воздушного потока с развитием не полностью обратимой бронхиальной обструкции. Ограничение воздушного потока прогрессирует и связано с усиленным патологическим воспалительным ответом дыхательных путей на повреждающие частицы или газы [1–3]. По данным ряда недавно выполненных исследований, распространенность ХОБЛ в мире у людей старше 40 лет составляет 10, 1% (11, 8% у мужчин и 8, 5% у женщин) [4].
ХОБЛ является одной из ведущих причин заболеваемости и смертности в настоящее время, летальность от ХОБЛ занимает 4–е место среди всех причин смерти в общей популяции [5]. Более того, летальность от ХОБЛ постоянно растет [6]. Согласно прогнозам экспертов ВОЗ, к 2020 г. ХОБЛ выйдет на 3–е место среди всех причин летальности и на 1–е – среди всех причин инвалидности у взрослых [6]. Очень высока летальность больных ХОБЛ при развитии обострений заболевания [7].
Одним из наиболее тяжелых осложнений ХОБЛ является хроническая дыхательная недостаточность (ХДН). ХДН занимает ведущее место среди всех причин смерти больных ХОБЛ. По данным нескольких крупных проспективных исследований, в которых проводилось длительное наблюдение за больными ХОБЛ, именно ХДН опережала все другие причины смерти больных тяжелой ХОБЛ [8–10]. Главными маркерами ХДН являются гипоксемия (снижение парциального напряжения кислорода в артериальной крови РаО2 < 60 мм рт. ст.) и гиперкапния (повышение парциального напряжения углекислоты в артериальной крови РаО2 ≥ 45 мм рт. ст.). Считают, что среди причин нарушений газообмена, таких как гиповентиляция, диффузионный блок, шунтирование, нарушение вентиляционно–перфузионных (VА/Q) отношений, нарушение VА/Q оказывает наибольшее воздействие на газообмен [11]. Применение методик, позволяющих измерить распределение VА/Q отношений и оценить вклад в газообмен различных легочных и внелегочных факторов, имело большое значение при определении механизмов нарушения газообменной функции [12, 13].
Механизмы гипоксемии при ХОБЛ
Нарушение VА/Q отношений оказывает наибольшее воздействие на артериальную оксигенацию, тогда как истинный шунт или ограничения диффузии кислорода не играют существенной роли в развитии артериальной гипоксемии у больных с ХОБЛ [14]. В здоровом легком вентиляция и перфузия альвеол уравновешены. Отношение VА/Q в нормальных легких колеблется в пределах от 0, 6 до 3, 0, и среднее значение общего VА/Q отношения составляет 0, 8 [15]. При заболеваниях легких значения отношения VА/Q могут колебаться от 0 (перфузируемые, но невентилируемые альвеолы, или шунт) до бесконечности (вентилируемые, но неперфузируемые альвеолы, или «мертвое пространство»). Неравномерность VА/Q отношений может увеличиваться с возрастом, при изменении позиции тела, объема легких, а также при заболеваниях дыхательных путей, альвеол или интерстициальной ткани легких [11].
В изучении проблем дисперсии вентиляции и перфузии большую роль сыграл математический анализ данных, полученных с помощью метода элиминации множественных инертных газов (МЭМИГ) (multiple inert gas elimination technique (MIGET)), впервые предложенный Wagner и соавт. [12, 13]. MIGET является в настоящее время наиболее совершенным и точным методом оценки VА/Q распределений [16]. Во время выполнения MIGET в вену больного вводится смесь 6 инертных газов, растворенных в 5–процентной декстрозе. Газы имеют различную растворимость: от очень низкой до очень высокой. Количественная оценка легочной элиминации этих газов определяется распределением вентиляции и перфузии. Использование математических инверсионных технологий дает возможность оценить VА/Q отношения (рис. 1) [16].
Хотя общепризнано, что основным функциональным механизмом нарушения газообмена является VА/Q дисбаланс, исследования с помощью МЭМИГ выявляют значительные различия в паттернах этого дисбаланса у пациентов с ХОБЛ [17]. Степень тяжести VА/Q дисбаланса существенно различается у больных с ХОБЛ и изменяется во времени в зависимости от стадии заболевания и клинического состояния пациента.
У больных ХОБЛ Wagner и соавт. выделили 3 типа нарушений VА/Q отношений [14]. Наиболее часто встречается тип нарушений, при котором VА/Q дисбаланс обусловлен наличием участков легочной ткани с высоким VА/Q отношением (H–тип) (рис. 2) [14]. В данном случае альвеолы легких вентилируются при недостатке перфузии. Эти участки входят в объем так называемого «физиологического мертвого пространства» (VD). Для эффективной вентиляции важна не столько сама величина VD, сколько отношение объема «мертвого пространства» к дыхательному объему (VT). Увеличение VD/VT означает, что организм в большей мере расходует энергию «вхолостую» и в меньшей – на альвеолярную вентиляцию [17]. В качестве компенсаторной реакции происходит увеличение минутной вентиляции сначала за счет повышения VT (если это возможно), а затем за счет увеличения частоты дыхания [11]. Гипоксемия при этом, как правило, не развивается, однако значительно возрастают энергетические затраты на дыхание. Таким образом, вентиляция «мертвого пространства» непосредственно не влияет на оксигенацию крови и поэтому не ведет к гипоксемии, но может значительно увеличивать частоту дыхания.
Причиной снижения перфузии у пациентов с H–типом нарушений может быть сужение просвета или повреждение кровеносных сосудов легких. Исследование Bignon подтверждает это: у пациентов, умерших от ХОБЛ, доля случаев с тромбозом кровеносных сосудов легких достигала 80% [18]. Редукция кровеносных сосудов у пациентов с центрилобулярной или панлобулярной эмфиземой является хорошо известным фактом [19], а эмфизематозные повреждения по данным компьютерной томографии у больных с ХОБЛ – достаточно частая находка [20]. Помимо сужения просвета и редукции кровеносных сосудов потеря эластической отдачи и вазоконстрикция также могут ухудшать перфузию легочной ткани [21].
Другой тип нарушений (L–тип) характеризуется наличием участков легочной ткани с низким отношением VА/Q (рис. 2) [14]. В этом случае в легких формируются зоны, где есть кровоток, но практически нет вентиляции, а следовательно, и газообмена. Притекающая в эти зоны венозная кровь оттекает от нее неартериализованной. Смешиваясь с кровью, оттекающей от вентилируемых участков, она создает так называемое «венозное примешивание» к артериальной крови и является причиной гипоксемии. При компенсаторном усилении вентиляции тех участков, где происходит газообмен, возможно усиление элиминации СО2, однако дополнительного роста насыщения гемоглобина кислородом не происходит в связи с тем, что кривые диссоциации одного и другого газов имеют различную форму [11]. Таким образом, артериальная гипоксемия возникает при недостаточной вентиляции нормально перфузируемых альвеол.
Одной из причин снижения вентиляции легких у пациентов с L–типом может быть обструкция бронхиального дерева [17]. Сужение просвета дыхательных путей при ХОБЛ может быть обусловлено многими факторами: гиперплазией слизистой, гиперсекрецией слизи, мышечной гипертрофией, гиперреактивностью гладких мышц и потерей эластичности легочной ткани. Помимо бронхиальной обструкции структурные изменения паренхимы легких также могут снижать легочную вентиляцию.
Третий тип (HL–тип) – смешанный, при этом нарушена как вентиляция, так и перфузия (рис. 2). Частота встречаемости типов H, L и HL, по данным Marthan и соавт., составляет 50%, 21% и 29% соответственно [22]. У пациентов с ХОБЛ с первым типом нарушений (H–типом) гипоксемия в покое является менее выраженной по сравнению с пациентами, у которых отмечаются L– и HL–типы (63±10 мм рт. ст., 57±10 мм рт. ст. и 52±8 мм рт. ст. соответственно), но в этой группе вентиляция наименее эффективна.
Wagner и соавт. выявили, что первый тип нарушений VА/Q отношений встречается преимущественно у больных с ХОБЛ «эмфизематозного типа», тогда как для пациентов «бронхитического типа» не характерен какой–нибудь определенный тип нарушений VА/Q отношений [14]. В работе Marthan и соавт. связь между типом VА/Q нарушений и клинической картиной не была столь очевидной (40% пациентов с «эмфизематозным типом» имели H–тип и 60% – HL–тип; среди пациентов с «бронхитическим типом» имели H–тип 52%, L–тип – 27, 5% и HL–тип – 20, 5%) [22].
Процент больных со значимым шунтом (более 5%) в этих исследованиях был незначительным. Однако при наличии заболеваний печени (например, при циррозе печени) или сердечно–сосудистых заболеваний частота встречаемости шунта у пациентов с ХОБЛ в стадии ремиссии может значительно возрастать [17]. Вторичная легочная гипертензия может приводить к открытию овального окна с шунтированием крови справа налево [23].
Кроме того, было показано, что тяжесть VА/Q неравномерности у больных с ХОБЛ не зависит от тяжести бронхиальной обструкции. Даже у пациентов с умеренной бронхиальной обструкцией нарушение VА/Q отношений может быть резко выраженным [24]. Однако неравномерность отношения VА/Q у этих пациентов, как правило, менее выражена по сравнению с пациентами с тяжелым течением заболевания [14]. Таким образом, выраженность VА/Q дисбаланса усиливается по мере прогрессирования заболевания, и увеличение VА/Q неравномерности, возможно, отражает прогрессирующее во времени изменение легочной структуры.
Роль нарушения диффузии (т. е. истинной разницы в структурных единицах легких между альвеолярным (РАО2) и конечно–капиллярным РО2) в снижении РаО2 и повышении разницы Р[А–а]О2 очень трудно исследовать «прямыми» методами [11]. У пациентов с ХОБЛ дефекты диффузии распространены неравномерно и наиболее выражены в регионах с низкими VА/Q отношениями, являющимися следствиями локального снижения вентиляции или локального увеличения кровотока, ассоциированного с уменьшением транзиторного капиллярного времени. Величина диффузионного коэффициента КСО у пациентов ХОБЛ отражает общую площадь газообмена (и, таким образом, является диагностическим признаком эмфиземы) и не доказывает наличие диффузионного дефекта [25]. Использование MIGET показало, что диффузионные нарушения не характерны для пациентов с ХОБЛ, и наличие гипоксемии практически полностью может быть объяснено VА/Q дисбалансом [26]. Даже у пациентов с преобладанием эмфиземы относительная перфузия регионов с низкими диффузионно–перфузионными (D/Q) отношениями не превышала 0, 1% от сердечного выброса.