Plíce
zásobují prostřednictvím krve kyslíkem všechny ostatní orgány. Proto mají
z hlediska krevního oběhu zvláštní postavení. Zatímco každý ze systémových
orgánů přijímá větší nebo menší část srdečního výdeje, plícemi musí protékat
srdeční výdej prakticky celý. Systémová mikrocirkulace je obklopená poměrně
pevnou, prakticky nestlačitelnou tkání, a to brání přílišnému roztažení či
popraskání cévní stěny působením intravaskulárního tlaku. Naproti tomu v plicích
jsou periferní cévy, účastnící se výměny plynů (a tedy nutně tenkostěnné)
bezprostředně obklopeny stlačitelným vzduchem, který oporu proti působení
intravaskulárního tlaku neposkytuje. Proto je velmi důležité, aby byl intravaskulární
tlak v plicní cirkulaci nízký. Vysoký průtok plicním oběhem (tj. celý srdeční
výdej) při nízkém tlaku je umožněn velmi nízkým cévním odporem (Tabulka 11.1).
Ten je důsledkem jednak velmi odlišné morfologické stavby plicních cév, jednak
absence bazálního tonu (který je charakteristický pro cévy velkého oběhu).
Tabulka
11. 1: Vybrané číselné údaje o plicní cirkulaci
| Průtok plicní cirkulací
(~srdeční výdej) |
4 - 8 l/min |
| Tlak v plícnici (Ppa) |
25/8 mmHg (střední 13 -
16 mmHg) |
| Tlak v levé síni |
1 - 5 mmHg |
| Tlak v zaklínění |
~5 - 8 mmHg |
| Plicní cévní odpor |
~ 1.5 – 2 mmHg/l/min na
m2 povrchu těla |
| Hranice plicní hypertenze |
Střední Ppa nad 20 mmHg |
| Objem krve v plicích |
~450 ml (9% celkového objemu
krve) |
Specifika funkce a stavby plicního oběhu ve srovnání se zbytkem cirkulace
mají za následek také odlišné poruchy a jejich mechanismy. Vzhledem ke klíčové
úloze plicních cév v zásobování organismu kyslíkem jsou jejich poruchy pro
pacienta obvykle velmi závažné.
11.1. Funkční
morfologie plicního oběhu
Plicní
cévy přispívají k nízkému hemodynamickému odporu už tím, že jsou krátké. Odpor,
jak je známo z Poiseuillova zákona, je funkcí délky.
Cévy
prekapilární části plicního oběhu se stavbou značně liší od systémových prekapilárních
cév: při podobném vnějším průměru mají totiž podstatně tenčí stěnu. U větších
plicních tepen je stěna tvořena nejvýše jednou tenkou vrstvou hladké svaloviny,
sevřenou mezi adventicií na vnější straně a subendoteliální elastickou laminou
na straně vnitřní. S postupem cévy do periferie se svalovina stává neúplnou
v tom smyslu, že neobklopuje celý obvod cévy. Blíže kapilárám i tato částečná
muskularizace mizí a nejméně 90 % prekapilárních plicních arteriol zdravého
člověka vůbec nemá rozeznatelnou hladkou svalovinu (i když v pojivu,
tvořícím cévní stěnu, jsou volně roztroušeny tzv. intermediální buňky a pericyty,
schopné určité míry kontrakce). Díky této stavbě je plicní vaskulatura velmi
poddajná a má nízký hemodynamický odpor.
1.2. Plicní hemodynamika
1.2.1 Mechanické vlivy
Vliv
mechanických sil působících na plicní cévy má oproti velkému oběhu některá
specifika, související s umístěním nízkotlakých cév v uzavřeném hrudníku s
kolísajícím objemem a tlakem.
Změny objemu plic
Natažení
alveolárních sept při zvětšení objemu plic (při vdechu) vede k protažení a
tím k pasivnímu zúžení cév, které v nich probíhají. Větší délka a menší průsvit
vedou ke zvýšení hemodynamického odporu těchto tzv. alveolárních cév. Část
plicních cév se nachází v "rozích", kde se stýká několik alveolárních
sept. Tyto tzv. extraalveolární cévy jsou napojeny na pojivovou strukturu
plicní tkáně v protichůdných směrech, takže její distenze při vdechu je roztahuje.
Jejich hemodynamický odpor proto při nádechu klesá (Obr. 11.1).
Obr. 11.1: Vliv
roztažení plic na alveolární a extraalveolární cévy. Na schématu je vlevo alveolus při nízkém objemu plic
a vpravo při zvýšení objemu plic. Alveolární cévy v alveolárních septech se
při expanzi alveolů prodlužují (to na obrázku není vidět) a oplošťují – jejich
odpor roste. Extraalveolární cévy jsou v místech, kde se několik sept stýká.
Tah za septa při zvětšení objemu plic tyto cévy roztahuje a tím zmenšuje jejich
odpor.
Alveolární tlak
Je-li
alveolární tlak vyšší než tlak intravaskulární (což může ve vzpřímené poloze
nastat v nejapikálnější části plic, protože intravaskulární tlak je roven
tlaku krve v plícnici (Ppa) mínus hydrostatický tlak krevního sloupce
nad úrovní srdce), cévy jsou alveolárním tlakem stlačeny a průtok ustává.
Tradiční označení pro tuto situaci je zóna 1. U zdravého člověka bývá průtok
zcela zastaven nejvýše po část srdečního cyklu, protože během systoly intravaskulární
tlak obvykle i v nejhořejší části plic poněkud převýší tlak alveolární.
Pokud
je alveolární tlak nižší než tlak intravaskulární, avšak vyšší než tlak v
plicních žilách, není průtok příslušnou částí plic úměrný rozdílu mezi Ppa
a plicním žilním tlakem, nýbrž rozdílu mezi Ppa a alveolárním tlakem. Tato
situace bývá označována jako zóna 2. Teprve když alveolární tlak klesne pod
úroveň plicního žilního tlaku, začíná být perfúze závislá na rozdílu Ppa a
žilního tlaku a alveolární tlak ztrácí na plicní hemodynamiku vliv. Tato tzv.
zóna 3 existuje v klidu pouze v nejspodnější části plic zdravého vzpřímeného
člověka. Vleže mají charakter zóny 3 skoro celé plíce, podmínky zóny 1 či
2 lze však nastolit zvýšením alveolárního tlaku (např. Valsalvův manévr, ventilace
pozitivním přetlakem). I když je gradient intravaskulárního hydrostatického
tlaku velmi logickým vysvětlením stratifikace průtoku krve plicemi, jeho experimentální
podpora zatím není dostatečná.
Tlak v levé předsíni
Existence
zóny 2 znamená, že mírné zvýšení tlaku v levé předsíni (např. při mitrálních
vadách či při levostranném srdečním selhání) nemusí mít vliv na Ppa. Teprve
když tlak v levém atriu převýší tlak alveolární, vede jeho další růst k růstu
Ppa.
1.2.2. Aktivní řídící mechanismy
Hypoxická plicní vazokonstrikce
Malý
oběh se od velkého principiálně liší způsobem regulace. Ve velkém oběhu se
průtok krve dělí mezi jednotlivé orgány vazomotorikou, řízenou vegetativním
nervovým systémem. V plicním oběhu není meziorgánová distribuce krve možná.
V zájmu optimálního okysličení krve je však nezbytné perfundovat přednostně
dobře ventilované alveoly a omezit průtok tam, kde je ventilace nedokonalá.
Hlavním způsobem regulace plicního oběhu je proto vazokonstrikce, která není
vyvolaná nervovým systémem, nýbrž lokálním působením hypoxie (obr. 11.2).
Když
je místní přizpůsobení průtoku krve ventilaci z nějakého důvodu narušeno,
je výsledkem buď vznik žilní příměsi (při perfúzi nedostatečně ventilovaných
částí plic) nebo zvětšení mrtvého prostoru (ventilace nedostatečně perfundovaných
oblastí) (Obr. 11.3). Při některých nemocích spolu mohou dokonce oblasti s
nízkým a vysokým poměrem ventilace a perfúze sousedit v téže plíci (zvýšení
heterogenity poměru ventilace a perfúze). Výsledkem všech poruch poměru ventilace
a perfúze je nedostatečné okysličování krve (hypoxémie). Vzhledem k odlišnému
charakteru vazby O2 a CO2 v krvi, je vliv nerovnoměrnosti
poměru ventilace a perfúze na arteriální PCO2 menší (Obr. 11.3).
Může tak v počátečních fázích plicních nemocí vznikat parciální respirační
insuficience, což je hypoxie
spojená s normokapnií. Někdy lze dokonce pozorovat i hypokapnii
při hypoxií vyvolaném zvýšení plicní ventilace.
Hypoxická
plicní vazokonstrikce (HPV) je unikátním rysem plicní cirkulace – cévy ostatních
orgánů buď na hypoxii příliš nereagují, nebo (častěji) odpovídají vazodilatací
(tím zvyšují dodávku kyslíku do tkáně, která ho má nedostatek). Aby HPV mohla
zajišťovat přizpůsobení lokální perfúze úrovni ventilace v dané oblasti plic,
je rychlá (Ppa začíná stoupat jen několik sekund po náhlém poklesu PO2), rychle
reverzibilní (opět během několika sekund), a její síla je úměrná stupni hypoxie
(Obr. 11.4). Účinnost převedení průtoku z hůře do lépe ventilovaných oblastí
plic klesá s velikostí hypoventilované části. Je-li hypoxická většina plic,
není výsledkem HPV redistribuce průtoku, nýbrž generalizovaný vzestup Ppa.
Tímto způsobem HPV významně přispívá k vysokému hemodynamickému odporu v neventilovaných
fetálních plicích (díky reverzi HPV může průtok plícemi prudce vzrůst během
několika sekund po prvním vdechu).
Obr. 11.2: Schéma redistribuce průtoku krve do lépe ventilovaných částí plic.
Schéma ukazuje hodnoty PO2 ve dvou sousedících acinech perfundovaných
dvěma větvemi plicní mikrocirkulace. Za normální situace (A) jsou oba aciny
ventilovány optimálně, PO2 v nich je kolem 100 mmHg a přitékající
odkysličená krev (PO2 kolem 40 torr) se v každém z nich okysličí
(její PO2 se těsně přiblíží PO2 v alveolech). Je-li
však jeden z acinů ventilován nedostatečně (např. obstrukce v případě pravého
acinu na panelu B), protékající krev z něho i nadále "odnáší" kyslík,
který však není dostatečně doplňován ventilací. PO2 proto klesá
posléze až na úroveň, kterou má v krvi do takového acinu přitékající (~40
mmHg). Tato krev se zde pochopitelně nemůže okysličit, a po smísení s krví
přitékající z ostatních částí plic snižuje její výsledný PO2. Hypoxická
plicní vazokonstrikce (panel C) tento problém minimalizuje tím, že v těch
částech plic, kde je omezená ventilace, snižuje i průtok krve (velká šipka
na panelu C). Tím
je sníženo množství neokysličené krve, která by po průchodu plícemi snižovala
výsledné PO2. Navíc, celkový průtok plícemi (srdeční výdej) zůstává
za takovéto situace beze změny, protože je určován faktory mimo plíce. Při
zvětšení odporu v jedné (tj. hypoxické) části plic proto musí větší proporce
srdečního výdeje protékat tam, kde odpor zvýšený není (tj. tam, kde je ventilace
normální a krev se tam může normálně okysličit). Výsledkem je redistribuje
krevního průtoku z hůře do lépe ventilovaných částí plic.
Přestože
vegetativní nervový systém může HPV do jisté míry modulovat, není pro její
průběh podstatný. Prakticky normální HPV nacházíme totiž i v denervovaných
plicích, např. u pacientů krátce po transplantaci plic. Hlavním místem HPV
jsou plicní arterioly, i když určitou schopnost hypoxické vazokonstrikce má
většina plicních cév (kromě těch největších: plícnice může při hypoxii slabě
relaxovat). Schopnost kontrahovat se při hypoxii je vlastní buňkám plicního
cévního hladkého svalu. Spoluúčast jiných buněčných typů tedy není pro HPV
nutná, i když in vivo tuto odpověď nezanedbatelně moduluje endotel, krevní
buňky, nervové terminály a možná i buňky pojivové tkáně cévní stěny.
Obr. 11.3: Poruchy poměru ventilace a perfuze (V/Q) v plicích. Při ideálním
V/Q (vpravo nahoře) je perfúze alveolů přizpůsobena jejich ventilaci a okysličování
krve je tedy optimalizováno. Je-li perfundována část plic s narušenou ventilací
(vlevo nahoře), poměr V/Q klesá a krev po průchodu touto částí zůstává neokysličená.
To se projeví stejně, jako kdybychom k systémové arteriální krvi přimíchali
odpovídající množství krve venózní – odtud běžné označení pro tuto poruchu
- žilní příměs. Čím větší pokles V/Q, tím víc se parciální tlaky O2
a CO2 v arteriální krvi blíží hodnotám v krvi venózní – PO2
klesá a PCO2 roste. Pokud je naopak v části plic narušena perfúze,
avšak ventilace není odpovídající měrou snížena (typicky při embolii, vpravo
dole), poměr V/Q roste. Výsledkem je ventilace, která se nepodílí na výměně
plynů, tedy mrtvý prostor.
Mechanismus
HPV není přes značné experimentální úsilí dostatečně jasný. Zkušenost však
učí, že je to odpověď poměrně labilní, kterou může narušit celá řada různých
vazodilatačních podnětů. Na to je dobře pamatovat zejména při terapeutickém
použití vazodilatancií u hypoxémických pacientů či při celkové anestézii (mnohá
anestetika oslabují HPV). Mezi patofysiologické stimuly, oslabující HPV, patří
hypokapnie a alkalóza. Vliv hyperkapnie je variabilní: podle některých studií
HPV potencuje, podle jiných ji může inhibovat. Silnější hyperkapnie může HPV
do jisté míry napodobovat i za normoxických podmínek. Acidóza má většinou
na HPV spíše potencující účinek.
Obr.
11.4: Hypoxická plicní vazokonstrikce. Časový průběh plicního (plná čára)
a systémového (tečkovaná čára) cévního odporu během 8 hodin dýchání hypoxické
směsi u zdravých dobrovolníků. Všimněte si kontrastu mírné, avšak signifikantní
systémové vazodilatace s masivní plicní vazokonstrikcí. Hypoxická plicní vazokonstrikce
začíná i končí skoro okamžitě po změně parciálního tlaku kyslíku (PO2).
Nervová regulace plicních cév
Malý
oběh je sice poměrně hustě inervován, avšak množství terminál v periferních
cévách, tedy v těch, které jsou pro řízení plicní hemodynamiky rozhodující,
je menší než v systémových cévách. Ve fetálním období je plicní vazokonstrikce
zprostředkovaná sympatikem součástí důležitého mechanizmu přesunu krve do
placenty. V postnatálním životě ztrácí nervová regulace plicních cév na významu.
Aktivita parasympatiku má na plicní hemodynamiku minimální vliv, snad s výjimkou
tlumení HPV. Sympatická stimulace je buď rovněž bez efektu, anebo může za
určitých okolností působit mírně vazodilatačně. Excesivní stimulace vyvolává
vazokonstrikci. Celkově lze shrnout, že úloha nervového systému v řízení plicní
cirkulace je málo významná.
Humorální řízení plicního cévního tonu
Endogenních
látek, které mají schopnost ovlivňovat tonus plicního cévního hladkého svalu,
je celá řada. To ovšem neznamená, že by se všechny podílely na normální regulaci
plicních cév. Ve zdraví se významněji uplatňuje hlavně prostacyklin, oxid
dusnatý a do jisté míry endoteliny. Při patologických stavech roste úloha
zejména dalších prostanoidů (tromboxan), leukotrienů, serotoninu a nejspíš
i angiotensinu II.
Prostacyklin
a NO, tvořené endotelem plicních cév, nespecificky tlumí vazokonstrikční reaktivitu
plicních cév, např. omezují excesivní HPV. Endotelin se začíná uplatňovat
až při déletrvající HPV, kterou pak zesiluje. Je možné, že jeho zvýšená produkce
při dlouhodobé hypoxii přispívá k postupnému rozvoji fixované (tj. pomalu
a obtížně reverzibilní) plicní hypertenze. Vazokonstrikčně působícího tromboxanu
A2 se tvoří ve zdravých plicních cévách jen velmi málo, avšak jeho
produkce stoupá při plicní hypertenzi, jejíž fixaci může za některých stavů
napomáhat. Vcelku to samé lze říci o serotoninu. U něj je vhodné připomenout,
že několik ještě nedávno široce rozšířených anorektik, snížujících apetit
působením na serotonergní systém, muselo být staženo z distribuce, protože
markantně zvyšovala incidenci fatální plicní hypertenze.
1.3. Ontogeneze
plicní cirkulace
Zatímco
základní funkce systémových cévních řečišť zůstává po celý život stejná -
přivádět příslušným tkáním krví kyslík a živiny a odvádět CO2 a
zplodiny metabolismu - funkce plicních cév prochází zásadním zvratem v okamžiku
narození. Ve fetálním období mají plicní cévy stejnou funkci jako cévy systémové,
tj. zásobování jednoho orgánu (totiž plic). Pro přežití savčího organismu
je kritické, aby plicní cévy při narození úspěšně přijaly funkci v jistém
smyslu právě opačnou -zajišťovat dostatečný přechod kyslíku z plic do krve
pro celý organismus a odstraňování CO2 z krve. Není proto divu,
že ontogeneze plicních cév je plně podřízena nutnosti bleskově a zásadně změnit
svou hlavní funkci.
Organogeneze
plicní cirkulace je rychlá. Do konce 5. týdne těhotenství je hotova jeho základní
struktura včetně Botalovy dučeje. Zbývajících 35 týdnů gravidity musí plicní
cirkulace plnit "systémovou" funkci (zásobování plic), ale současně
se připravovat na rychlé převzetí postnatální funkce, spočívající hlavně v
urychleném nárůstu počtu plicních cév. Ty však musí (pro výkon funkce prenatální)
prozatím zůstávat silně kontrahované. Během druhé poloviny gestace vzrůstá
počet plicních arteriol z cca 200 000 na asi 10 miliónů. Pro zásobování plic
stačí, aby jimi protékalo jen asi necelých 10 % srdečního výdeje. To je umožněno
vysokým odporem plicních cév, v jehož důsledku většina výdeje pravé komory
plíce "obchází" nízkoodporovou Botalovou dučejí do aorty. Na vysokém
odporu se podílí jednak struktura plicních cév, které se v tomto období tloušťkou
a složením cévní stěny podobají cévám systémovým, jednak vysoký tonus, podmíněný
z větší části trvale nízkým PO2 fetální krve (jde tedy o jakousi
trvalou formu HPV).
Při
narození musí najednou celý srdeční výdej začít protékat plícemi. To je umožněno
masivní plicní vazodilatací bezprostředně po prvních vdeších (a uzavřením
fetálních zkratů). Ta je následována během prvních hodin a dní po narození
přestavbou cévní stěny, spočívající hlavně v ubývání vaziva a hladkého svalu.
Selhání těchto mechanizmů je podstatou závažné neonatální poruchy – syndromu
perzistující plicní hypertenze novorozenců. Příčiny tohoto selhání nejsou
jasné. Předpokládá se, že k nim může přispívat prenatální působení hypertenzních
podnětů na plicní cévy. Opatrnosti je z tohoto hlediska třeba při léčbě těhotných
vyššími dávkami nesteroidních protizánětlivých léků (aspirin, ibuprofen),
protože mohou vést k intrauterinní konstrikci Botalovy dučeje. Ta je totiž
udržována v otevřeném stavu permanentní lokální produkcí vazodilatačních prostanoidů,
kterou tyto léky inhibují. Výsledkem konstrikce ductus arteriosus je zvýšení
průtoku krve plícemi fétu a tedy zvýšení Ppa. Existují klinické údaje svědčící
pro to, že výsledkem může být syndrom dechové tísně novorozence.
1.4. Metody studia plicní cirkulace
1.4.1 Srdeční katetrizace
Plicní
cirkulace se u lidí studuje obtížněji, než velký oběh, protože je obtížně
přístupná. Donedávna byla prakticky jedinou metodou, použitelnou u pacientů,
pravostranná srdeční katetrizace, která i dnes zůstává "zlatým standardem".
Procedura spočívá v zavedení katetru některou periferní žilou do pravé síně,
do pravé komory a dále do plícnice. Umožňuje přímé změření Ppa a srdečního
výdeje (nejčastěji termodilucí). Posunutím špičky katetru až do tak malé periferní
větve plícnice, že se tam katetr zaklíní, lze změřit tzv. tlak v zaklínění,
který je pro běžné účely dostatečně dobrým odhadem tlaku ve velkých plicních
žilách (bývá přibližně o 2-3 mmHg vyšší než tlak v levém atriu – Tabulka 1).
Zaklínění katetru zastaví v příslušné cévě proudění krve, ta však v cévě zůstane
a céva tak tvoří jakési prodloužení katetru až do místa, kde se stýká s dalšími
cévami, v nichž krev proudí. To je na úrovni žil o podobném kalibru, jako
má artérie ucpaná katetrem. S použitím zaklínění lze tedy změřit všechny základní
determinanty plicní hemodynamiky: vtokový (Ppa) a výtokový tlak (~tlak v zaklínění)
a průtok (srdeční výdej).
Základní
katetrizační vyšetření může být doplněno měřením stejných veličin při námaze
(tedy při zvýšení srdečního výdeje). Tím se získá více než jeden bod závislosti
tlakového gradientu (Ppa – tlak v zaklínění) na průtoku, což umožňuje podstatně
přesnější představu o odporových vlastnostech plicního cévního řečiště. Dalším
doplňkovým měřením bývá test reaktivity plicní cirkulace na vazodilatační
podnět (např. infúzi prostacyklinu nebo inhalaci NO); to je důležité při plicní
hypertenzi pro zjištění, do jaké míry je reverzibilní.
Komplikace
srdeční katetrizace jsou málo časté, mohou však být závažné (perforace či
infarkt myokardu, srdeční tamponáda, arytmie). Proto trvá snaha najít vhodné,
méně invazivní alternativy.
1.4.2. Echokardiografie
Využití
echokardiografických metod pro vyšetřování plicní cirkulace se za poslední
desetiletí pronikavě vylepšilo. Používá se v podstatě dvou Dopplerovských
měření. Prvním je zjišťování změn rychlosti toku krve v plícnici v průběhu
srdečního cyklu; rychlost akcelerace proudu při ejekční fázi systoly totiž
roste se stoupajícím Ppa. Druhým přístupem je kvantifikace maximální rychlosti
trikuspidální regurgitace; ta roste s rostoucím systolickým Ppa. Přesnost
těchto metod je dnes již uspokojivá pro řadu diagnostických účelů, pro mnohé
výzkumné aplikace však zatím nedostačuje. Nemůže plně nahradit informace získané
katetrizací.
1.5. Akutní poruchy plicní cirkulace
1.5.1. Edém plic, ARDS
Plicní
edém je akumulace nadbytečné tekutiny v extravazálním prostoru plic, komplikující
celou řadu poruch (Tabulka 11.2). Často působí respirační selhání.
Plíce
mají dva hlavní extravaskulární oddíly: intesticium a alveolární prostor.
Alveolární vzduch je od intersticia oddělen alveolárním epitelem, který je
prakticky nepropustný pro bílkoviny. Proteiny tímto způsobem zadržené v intersticiu
představují značnou osmotickou sílu bránící přestupu vody do alveolů. Zaplavení
alveolů tekutinou (alveolární edém) je proto až poměrně pozdním a velmi závažným
nálezem.
Naproti
tomu endotel plicních kapilár, který odděluje intersticiální prostor od intravaskulárního,
pro proteiny zcela nepropustný není. Přechod tekutiny přes toto rozhraní je
proto snazší. Množství tekutiny přecházející přes kapilární endotel je určováno
velikostí endoteliálního povrchu, propustností alveolokapilárního rozhraní
a celkovým tlakem, který je za přestup tekutiny odpovědný. Tento transmurální
tlak je výsledkem hydrostatických a koloidně osmotických tlaků vně a uvnitř
cév. Hydrostatický tlak bývá vyšší v cévách, podporuje tedy přestup tekutiny
do intersticia. Onkotický tlak bývá v intersticiu nižší, působí proto proti
přestupu tekutiny z cév. Za normálních podmínek jsou tyto faktory v rovnováze
a celkový přestup tekutiny je proto minimální (kolem 10-20 ml/hod, tj. zlomek
promile průtoku plícemi). Toto malé množství je bez problémů odstraňováno
lymfatickým systémem. Nerovnováha v kterémkoliv z faktorů určujících přestup
tekutiny (permeabilita endotelu a epitelu, hydrostatický tlak, onkotický tlak)
může vést k plicnímu edému (pokud je převýšena kapacita lymfatické drenáže).
Klinická
praxe vedla k rozdělení plicních edémů do dvou hlavních skupin (Tabulka 11.2).
Tzv. kardiogenní edém
zahrnuje případy vyvolané změnami hydrostatického nebo onkotického tlaku.
Nekardiogenní nebo také permeabilitní plicní edém je způsoben zvýšením propustnosti alveolokapilárního rozhraní. Jako
synonymum se často používá označení "syndrom akutní dechové tísně"
(acute respiratory distress syndrome, ARDS). Bez ohledu na vyvolávající příčinu
je pro rozvoj ARDS podstatná účast vlastních buněk pacienta – makrofágů a
neutrofilů. Ty po aktivaci externí noxou produkují širokou škálu zánětlivých
působků, kyslíkových radikálů a proteolytických enzymů, které jsou bezprostřední
příčinou alveolokapilární destrukce.
Jedním
z rozlišovacích znaků mezi základními typy plicního edému je obsah proteinů
v edémové tekutině. U kardiogenního edému je obsah bílkovin alespoň zpočátku
poměrně nízký (<60% plazmatické koncentrace), protože edémová tekutina
vzniká ultrafiltrací plazmy. Nekardiogenní edém vzniká zvýšením propustnosti,
a proto má koncentraci bílkovin vyšší, obvykle >70% plazmatické hladiny.
Některé z těchto proteinů (např. fibrinogen a degradační produkty fibrinu)
mají degradující vliv na surfaktant. Proto při nekardiogenním edému značně
roste povrchové napětí a dále klesá poddajnost plic (snížená u všech forem
edému zvýšeným obsahem vody v intersticiu). Nízká plicní poddajnost zvyšuje
dechovou práci. Pacienti mají proto tendenci ke zrychlenému povrchnímu dýchání.
Je možné, že zvýšení dechové frekvence souvisí s drážděním J-receptorů
zvýšeným intersticiálním tlakem v plicích. Insuficience surfaktantu vede
navíc ke vzniku atelektatických oblastí. Jejich perfúze nemusí být přitom
omezena hypoxickou vazokonstrikcí, jednak kvůli zvýšení tuhosti plicní tkáně
edémem, jednak přímým inhibičním působením faktorů, které k rozvoji ARDS vedly,
na HPV. Prodloužená difuzní dráha pro kyslík vede k rozvoji výrazné hypoxémie.
Kromě toho zvýšené povrchové napětí snižuje intersticiální hydrostatický tlak,
což podporuje další extravazaci tekutiny a progresivní zhoršování stavu.
Kombinace
těchto faktorů si vynucuje mechanickou ventilaci pacienta. Ta však není při
ARDS bez problémů. Při použití klasických ventilačních technik bývají nezbytností
poměrně vysoké dechové tlaky (vzhledem k rozsáhlým atelektázám a snížené poddajnosti),
které ovšem nadměrně rozpínají a tím poškozují alveoly v těch částech plic,
které ještě nepostihla atelektáza. Navíc v nich mohou omezovat průtok krve.
Často je pro ventilaci nezbytné použít vyšší koncentrace kyslíku, které ovšem
samy při delším působení alveolokapilární rozhraní poškozují.
Tabulka 11.2: Příčiny plicního edému
A. "Kardiogenní"
Zvýšený
transmurální tlak plicních kapilár
·
Zvýšený tlak v levé předsíni: levostranné
srdeční selhání; mitrální stenóza
·
Plicní žilní hypertenze: plicní veno-okluzivní
nemoc
·
Zvýšený objem krve v plicních kapilárách:
iatrogenní expanze; renální selhání
·
Snížení intersticiálního tlaku: rychlá
re-expanze kolabovaných plic
·
Snížení onkotického tlaku plasmy: hypoalbuminemie,
nefrotický syndrom, jaterní selhání; nadměrná infuze tekutin při resuscitaci
šoku
B. "Nekardiogenní"
Zvýšená
permeabilita endotelu plicní mikrocirkulace
·
Cirkulující toxiny: bakterémie; akutní
pankreatitida
·
Infekční pneumónie
·
Diseminovaná intravaskulární koagulace
·
Trauma, polytrauma
Zvýšená
permeabilita alveolárního epitelu
·
Inhalované toxiny: vysoká koncentrace O2;
kouř; bojové jedy
·
Aspirace kyselého obsahu žaludku (např.
bezvědomí)
·
Tonutí
·
Deplece surfaktantu: přetlaková ventilace
C. Jiné, nejasné, kombinované
·
Porucha lymfatické drenáže: lymfatické
šíření karcinomu; plicní transplantace
·
Neurogenní plicní edém
·
Předávkování nakrotiky
·
Opakované krevní transfúze (protilátky
proti leukocytům v dárcově plasmě aglutinují příjemcovy leukocyty v plicích)
·
Výškový edém plic
Plicní
edém je bez léčby často fatální. S adekvátní léčbou (odstranění nebo zmírnění
příčiny, ventilační podpora při respiračním selhání) je kardiogenní edém často
zcela reverzibilní bez následků. Naproti tomu mortalitu při ARDS se i při
maximálním využití moderních terapeutických postupů nedaří výrazně snížit
pod cca 50 %, i když větší část úmrtnosti jde přímo na vrub vyvolávající příčiny
(sepse, polytrauma, popáleniny). U těch, kteří ARDS přežijí, je poničený alveolární
epitel často nahrazen tzv. hyalinními membránami, což je směs plazmatických
proteinů, fibrinu a koagulovaných zbytků mrtvých buněk. Respirační funkce
je jimi trvale narušena, protože jsou suboptimální z hlediska přechodu plynů
i z hlediska mechanických vlastností. Úplné zotavení regenerací epitelu z
pneumocytů II. typu je ovšem také možné.
Zvláštní
zmínku zasluhuje forma plicního edému vyvolaná u citlivých jedinců rychlým
výstupem do nadmořských výšek nad 2500 m (tzv. HAPE z high altitude pulmonary edema). Mechanismus
této poměrně časté a nebezpečné poruchy není přesně znám, i když je jasné,
že vyvolávající příčinou je hypoxie. Jedna z hlavních teorií předpokládá,
že jde o důsledek mimořádně nerovnoměrné HPV. Excesivní odpověď v některých
cévách vede podle této teorie k markantnímu zvýšení Ppa, zatímco minimální
odpověď v jiných cévách má za následek, že průtok v nich je díky zvýšenému
tlaku značně zvýšen. Tato hyperperfuze při zvýšeném tlaku může vést ke zvýšené
filtraci tekutiny do intersticia. Pro tuto teorii sice existují dobré důkazy,
důkazy jsou ovšem i pro nekardiogenní původ HAPE (např. značně vysoká koncentrace
proteinů v exsudátu, mnohem víc než u ARDS). Je proto možné, že HAPE je příkladem
plicního edému, pro jehož rozvoj je třeba současného zvýšení transmurálního
tlaku i permeability.
HAPE
se rozvíjí nejčastěji druhou noc ve vysoké nadmořské výšce a bez léčby je
fatální, obvykle do 12- 48 hodin. Jedinou, za to prakticky 100% účinnou, léčbou
je urychlené ukončení hypoxické expozice (transport do nížiny nebo dýchání
kyslíku).
1.5.2. Plicní embolie
Plicní
embolie je ucpání části plicní cirkulace materiálem přineseným do plic krevním
proudem. Možné zdroje embolů jsou shrnuty v tabulce 11.3. U nás je zdaleka
nejčastější embolie trombem, často velkým, uvolněným ze stěny žíly velkého
oběhu (tzv. plicní tromboembolie). V ostatních případech bývají emboly mikroskopické
a poruchy plicní cirkulace jsou asi spíše důsledkem aktivace neutrofilů a
makrofágů v místě inzultu, než mechanické obstrukce cév cizím materiálem.
Mezi tímto typem poruch dominuje v tropických krajích běžná embolie vajíčky
schistozomy.
Filtrování
pevných částic z krve patří mezi normální funkce plicní cirkulace. Malý oběh
má totiž značnou funkční rezervu, takže občasné vyřazení malé části cévního
řečiště zachyceným trombem se může projevit třeba jen nepatrným snížením tolerance
maximální zátěže. Bohatá kolonizace plicních cév rezidentními intravaskulárními
makrofágy zřejmě napomáhá poměrně rychlé likvidaci takovýchto "fyziologických"
tromboembolů. Symptomatická je proto až taková embolizace, která překročí
tuto normální rezervu plicního oběhu. Kolem 65 % tromboembolií postihuje velké
nebo střední plicní tepny.
Kolem
95 % případů tromboembolie pochází z hlubokých žil stehna či pánve. Rizikové
faktory a možnosti prevence jsou proto shodné pro plicní tromboembolii a hlubokou
žilní trombózu (byť jen menšina pacientů s trombózou je postižena embolií).
Hlavní typy rizikových faktorů žilní trombózy definoval v polovině 19. století
Virchow: venostáza, zvýšení krevní srážlivosti a poškození cévní stěny. Zpomalení
toku krve v žilách je problémem u imobilizovaných pacientů; v kombinaci se
zvýšenou srážlivostí krve v důsledku tkáňového poškození při chirurgických
výkonech vede k vysokému riziku vzniku žilní trombózy (až kolem 50 %), a tedy
i plicní tromboembolie (až 5 %).
Ucpání
části plicního řečiště zmenšuje jeho celkový průřez, a tedy zvyšuje celkový
hemodynamický odpor. Vzhledem ke značné poddajnosti plicních cév to samo o
sobě nemusí vést ke zřetelnému vzrůstu Ppa, dokud není postižena poměrně velká
část řečiště (střední Ppa přesahuje 25 mmHg až při postižení cca 30-50 % tkáně).
Ppa však obvykle poněkud roste i při menších embolech v důsledku aktivní vazokonstrikce
plicních arteriol. Mechanismus tohoto jevu není úplně jasný. Souvisí snad
s uvolněním vazokonstrikčních mediátorů (serotonin. tromboxan A2)
z prokoagulačních komponent trombu a z cévní stěny při jejich vzájemném kontaktu.
Zčásti se může uplatňovat také HPV vyvolaná hypoxémií, která je pro tento
stav typická (viz níže). Následky i nevelkého zvýšení Ppa mohou být dramatické.
Náhlost vzniku totiž představuje pro pravou komoru podstatně větší zátěž,
než stejné zvýšení Ppa vznikající pozvolna (na které se komora může adaptovat).
V takových případech dochází k prudkému poklesu srdečního výdeje, který může
být fatální (asi v 5 % případů), zejména při omezení srdeční funkce nebo je-li
postižena alespoň polovina plicní cirkulace. Není-li však vzestup dotížení
pravé komory drastický, srdeční výdej může naopak poněkud stoupat v důsledku
aktivace sympatiku hypoxémií; to přispívá k růstu Ppa.
Ucpání
cévy značně redukuje nebo eliminuje perfúzi alveolů za místem okluze, jejichž
ventilace ovšem pokračuje. Mrtvý prostor se tedy náhle zvyšuje. Přestože to
vyvolává určitou míru reflexní bronchokonstrikce v postižené části plic, není
tato odpověď dostatečně účinná k navrácení zvýšeného (až k nekonečnu v případě
úplné okluze) lokálního poměru ventilace a perfúze k normě. Nadměrná perfůze
v nepostižené části plic je pak příčinou venózní příměsi a arteriální
hypoxémie.
Po
několika hodinách vede hypoperfúze k narušení tvorby surfaktantu a tím k rozvoji
lokalit s plicním edémem (viz kapitola o plicním edému), atelektázou a hypoventilací.
Vzhledem k Ppa zvýšenému embolií nemusí být HPV dostatečně účinná v převedení
průtoku krve do zdravějších částí plic a výsledkem pak je pokles lokálního
poměru ventilace ku perfúzi a vznik žilní příměsi, která dále zhoršuje hypoxémii.
Plicní
embolie sama o sobě obvykle nevede k nekróze plicní tkáně. K výživě plicní
tkáně totiž slouží bronchiální, nikoliv plicní cévy. Pokud je ovšem funkce
bronchiálního řečiště nedostatečná (např. při levostranném srdečním selhání),
může při embolizaci periferní plicní tepny k nekróze dojít (tzv. plicní
infarkt).
U
pacientů, kteří plicní tromboembolii přežijí (většina jinak zdravých s postižením
<50 % řečiště), je trombus obvykle z větší části vstřebán během 1-2
týdnů, někdy i podstatně rychleji. Bez antikoagulační léčby je pravděpodobnost
recidivy kolem 50 %. U menšiny pacientů se trombus reorganizuje a stává součástí
cévní stěny, což postupně (při opakování, i subklinickém) může vést k rozvoji
chronické tromboembolické plicní hypertenze.To je vzácné, zato však závažné onemocnění s fatální
prognózou.
1.6. Chronické poruchy
plicní cirkulace
1.6.1 Plicní hypertenze
Plicní
hypertenze je chronické zvýšení krevního tlaku v plícnici. Na zvýšení periferního odporu plicních
cév se spolupodílí změna struktury periferních plicních cév a zvýšení bazálního
tonu cévního hladkého svalu. Působí nadměrnou tlakovou práci pravé komory
srdeční a může být příčinou pravostranné srdeční hypertrofie a srdečního selhání.
Plicní hypertenze může být stavem
provázejícím aklimatizaci zdravých lidí na vysokou nadmořskou výšku, na druhém
konci škály může být těžkým, bez transplantace plic smrtícím onemocněním v případě
primární plicní hypertenze.
Podle
příčiny vzniku se obvykle plicní hypertenze dělí do několika hlavních typů:
1. Hyperkinetická plicní hypertenze je následkem nadměrného průtoku krve celými
plícemi (typicky u vývojových vad srdce při pravolevém zkratu) nebo jejich
částí (při obstrukci či odstranění částí plic ve zbývajících oblastech). Poškozením
plicních cév se zvyšuje jejich odpor a krevní tlak stoupá více než by odpovídalo
prostému zvýšení průtoku.
2. Postkapilární plicní hypertenze je důsledkem zvýšeného venózního tlaku a vzniká
při obstrukci plicních žil nebo při levostranném srdečním selhání. Opět poškození
periferního cévního řečiště působí, že tlak krve v plícnici stoupá více,
než by odpovídalo vzestupu venózního tlaku.
3.
Prekapilární forma je důsledkem zvýšení periferního odporu a snížení poddajnosti prealveolárních
plicních cév. Sem patří plicní hypertenze při pobytu v prostředí s nedostatkem
kyslíku a při chronických chorobách plic spojených s hypoventilací (chronická
bronchitis a jiné chronické plicní záněty, ale i hypoventilace při kyfoskolióze).
Výrazným zvýšením odporu prealveolárních plicních cév nejasného původu vzniká
primární plicní hypertenze. Plicní hypertenze provázejí i některé choroby
pojiva (skleroderma) nebo autoimunitní arteriitis (lupus erytematodes) či
chronické jaterní selhání.
Je
patrné, že příčin plicní hypertenze může být více. Morfologické změny periferních
plicních cév jsou však v hlavních rysech uniformní a lze tedy soudit,
že patogenetické mechanizmy jsou alespoň zčásti společné. Domníváme se, že
společným prvkem je reakce na poškození stěny periferních plicních cév.
Morfologická rekonstrukce periferních plicních cév
Změna
struktury periferních plicních cév je hlavní příčinou zvýšení cévního odporu
u všech typů plicní hypertenze. Hladký sval v medii periferních plicních
cév hypertrofuje a proliferuje směrem k prealveolárním plicním cévám.
V těchto cévách jsou fyziologicky jen ojedinělá svalová vlákna (viz výše),
při plicní hypertenzi je médie tvořena souvislým prstencem hladkého svalu.
Zmnožení a proliferace hladkého svalu do periferie má tři hlavní hemodynamické
důsledky: 1. Zúží se lumen periferních plicních cév. 2. Periferní plicní cévy
se stanou méně poddajné. 3. Místo možné vazokonstrikce se přesune do periferie
k cévám menšího průřezu a tedy stejné zkrácení hladkého svalu by teoreticky
měla působit větší zmenšení průřezu cévy. Při těžkých formách plicní hypertenze
se objevuje hladký sval i v intimě a to i v několika vrstvách.
Další
hemodynamicky důležitou změnou struktury cév při plicní hypertenzi je jejich
fibróza. Při plicní hypertenzi, se zvětšuje metabolický
obrat pojivových bílkovin a rovnováha se přesunuje k tvorbě nových pojivových
vláken. Fibróza postihuje nejen adventicii, ale i medii periferních plicních
cév. Hemodynamickým důsledkem fibrózy je snížená poddajnost plicních cév.
Typickým
morfologickým obrazem plicní hypertenze jsou tedy zúžené periferní plicní
cévy s výraznou svalovinou v medii a s fibrózou adventicie.
Snížení
cévní poddajnosti zvyšuje závislost výše krevního tlaku v plícnici na
proudu krve. U zdravých je vzestup tlaku krve v plícnici při tělesné
námaze jen mírný, u lidí s plicní hypertenzí je výrazný. Později, díky zvýšení
cévního odporu mají pacienti vyšší krevní tlak v plícnici i v klidu.
Minutový výdej srdeční v klidu se obvykle u pacientů s plicní hypertenzí
výrazně nemění (ani při chronické hypoxii). V konečných stádiích primární
plicní hypertenze s těžkým pravostranným srdečním selháním minutový výdej
klesá.
Plicní
hypertenze působí i změnu struktury vodivé části plicního cévního řečiště.
I stěny velkých plicních cév fibrotizují a v jejich stěně se množí vlákna
hladkého svalu. Pravděpodobnou
příčinou je chronické zvýšení transmurálního tlaku při plicní hypertenzi.
Mechanismus rekonstrukce periferních plicních cév.
Původní
představa (60. a 70. léta) byla, že hypertrofie médie při plicní hypertenzi
je důsledkem dlouhodobé hypoxické vazokonstrikce a mnoho se očekávalo od vazodilatační
terapie tohoto onemocnění. Ta
se ukázala prospěšnou jen u některých forem a to ještě jen v určitých
stadiích vývoje plicní hypertenze. Stejně tak dlouhodobá kyslíková terapie,
která přináší pacientům s těžkou chronickou bronchitidou velkou úlevu,
jen málo ovlivňuje tlak krve v plícnici. Současná představa patogeneze
plicní hypertenze považuje za klíčové tkáňové poškození stěny prealveolárních
plicních cév. Dá se shrnout do následujících hlavních bodů:
1.
poškození cévní stěny;
2.
zvýšení obratu a změna pojivové matrix ve stěně periferních plicních cév;
3.
stimulace proliferace mesenchymových buněk cévní stěny (hladký sval, fibroblasty)
;
4.
hypertrofie médie, fibrotizace stěny.
Mechanizmus poškození cévní stěny
V časných
fázích rozvoje experimentální hypertenze u laboratorních zvířat jsou popisovány
různé známky buněčného i intersticiálního edému a transudace do intersticia
stěny periferních plicních cév. U
hyperkinetické plicní hypertenze může být příčinou zvýšený hydrostatický tlak
krve. Při plicním zánětu je pravděpodobnou příčinou oxidační poškození radikály,
uvolněnými z aktivovaných leukocytů. Množí se i experimentální důkazy podporující hypotézu, že radikálové
poškození se uplatňuje i v případě plicní hypertenze, vyvolané chronickou
hypoxií. Uplatňují se reaktivní sloučeniny kyslíku. Ty mohou být v případě
hypoxické plicní hypertenze uvolněny z aktivovaných alveolárních makrofágů,
v případě chronického exacerbujícího plicního zánětu (chronická bronchitis)
i z jiných elementů bílé řady. Při hypoxické plicní hypertenzi se zvyšuje
produkce NO. Obdobně je produkce NO zvýšena i při plicní hypertenzi u nadměrného
průtoku krve a lze očekávat, že tomu tak bude i v případě plicního zánětu.
Soudí se, že vasodilatační účinek NO může bránit nadměrnému zvýšení krevního
tlaku v plícnici. Inhalační podání NO tlumí rozvoj plicní hypertenze
a s úspěchem se používá zejména při plicní hypertenzi novorozenců. V časných
fázích rozvoje plicní hypertenze (ve fázi tkáňového poškození) však NO velmi
rychle reaguje s uvolněným superoxidem za vzniku peroxynitritu. Reakce
je rychlejší než degradace superoxidu dismutasou superoxidu. Peroxynitrit
je vysoce reaktivní sloučenina, která se rychle rozkládá na další cytotoxické
látky radikálové povahy.
Tkáňová
hypoxie stěny periferních plicních cév se neuplatňuje jen v případě expozice
hypoxii a je pravděpodobně přítomna u všech forem plicního poškození. Její
příčinou je porucha plicní ventilace (celková či regionální). Intersticiální
plicní edém nejen zhoršuje difúzi kyslíku, ale je též příčinou regionální
hypoventilace.
Zvýšení obratu pojivových struktur
Celá
řada autorů ukázala, že se při rozvoji hypoxické plicní hypertenze zvyšuje
metabolický obrat kolagenu ve stěně cév vodivé i rezistentní části plicního
řečiště. Detailnější analýzou
extraktů z periferních plicních cév se ukázalo, že se v jejich stěně
akumulují štěpy kolagenu. Cévní stěna obsahuje kolagen typu I a III. Rozštěpení
šroubovice nativního kolagenu je možné pouze intersticiální kolagenázou (metaloproteináza-1,
MMP-1). Ta štěpí molekulu kolagenu na dva štěpy (3/4 a 1/4 fragment), které
mohou být dále štěpeny gelatinázami a některými nespecifickými proteinázami.
Důležitým
zdrojem metaloproteináz jsou pravděpodobně žírné buňky. Ty v časných
fázích expozice hypoxii proliferují a jejich množství v okolí periferních
plicních cév se významně zvyšuje. Metaloproteinázy však produkují i fibroblasty
a proliferující buňky hladkého svalu. Metaloproteinázy se produkují ve formě
málo aktivního proenzymu. Co je příčinou jejich aktivace? Tkáňové poškození
a transudace tekutiny do intersticia stěn periferních plicních cév je zdrojem
endoproteináz (plasmin, kalikrein), které jsou přirozenými aktivátory metaloproteináz.
Poškození buněčné stěny působí aktivaci membránově vázaných metaloproteináz;
ty jsou důležitým článkem kaskády, aktivující intersticiální kolagenázu. Další
možností aktivace je oxidace aktivního místa metaloproteináz radikály. V pokusech
in vitro bylo ukázáno, že takto mohou působit superoxid, peroxid vodíku, NO
i peroxynitrit. Metaloproteinázy jsou v neaktivním stavu udržovány tkáňovými
inhibitory metaloproteináz (TIMP). Peroxynitrit je schopen tkáňové inhibitory
metaloproteináz inaktivovat jejich fragmentací.
Proliferace buněk hladkého svalu a fibroblastů.
Mechanismus
spuštění proliferace buněk hladkého svalu a fibroblastů je méně jasný a má
pravděpodobně společné rysy s proliferací uplatňující se při hojení. Mohou se uplatňovat následující děje:
Za
normálních podmínek mesenchymové buňky v klidovém stavu adherují k pojivové
matrix. Změna kvality proteinů extracelulární matrix (fragmentace, oxidace
a pod.) snižuje adhesi mesenchymových buněk k podložce.
Podle jedné hypotézy je pro udržení buněk v klidovém (neproliferujícím)
stavu nutný určitý optimální stupeň adhese. Naše skupina ukázala, že oxidace
kolagenu in vitro mění expresi adhesivních molekul buněk hladkého svalu.
Přítomnost
nízkomolekulárních proteinových štěpů (včetně štěpů pojivových bílkovin) má
jasně pro-proliferační efekt. Proliferaci jistě stimulují některé cytokiny,
uvolněné při tkáňovém poškození (FGF, EGF, interleukiny). Cytokiny, vázané
na pojivovou matrix, se uvolňují při její degradaci. Zvýšená produkce NO pravděpodobně
proliferaci inhibuje.
Proliferace
buněk hladkého svalu a fibroblastů je vždy spojena se zvýšenou produkcí metaloproteináz
a se zvýšením metabolického obratu pojivových bílkovin.
Reverzibilita změn periferních plicních cév.
Experimenty
na laboratorních potkanech vystavených chronické hypoxii ukazují, že popsané
změny periferních plicních cév jsou zcela reverzibilní. Normalizace struktury
cév u potkana trvá 15 – 20 týdnů po skončení expozice hypoxii. I u lidí se
po odstranění příčiny plicní hypertenze (návrat do nížiny, chirurgické odstranění
zkratu u dětí se srdeční vadou) struktura plicních cév normalizuje.
Podíl zvýšení bazálního tonu plicních cév na vzniku plicní hypertenze
V počátečních
stádiích plicní hypertenze je bazální tonus plicních cév zvýšen. Podání vazodilatačních
látek (blokátory kalciového kanálu, nitroprusid nebo jiná méně specifická vazodilatancia) působí
pokles periferního cévního odporu. Klinická
zkušenost ukazuje, že se podíl vazokonstrikční složky s trváním onemocnění
snižuje („fixovaná plicní hypertenze“). Původ vasokonstrikce při plicní hypertenzi
není jasný. Nejedná se pravděpodobně o mechanismy totožné s těmi, které
se uplatňují při akutní cévní reakci na plicní hypoxii. Bezprostředně po vystavení
chronické hypoxii je reaktivita plicních cév na akutní hypoxii snížená. Diskutuje
se možnost působení celé řady vazoaktivních látek. Význam může mít též již
zmíněná skutečnost, že se místo možné vazokonstrikce přesunuje díky proliferaci
hladkého svalu do prealveolárních cév.
11.6.2. Primární plicní hypertenze
Popsané
schéma nelze zatím aplikovat na patogenezu primární plicní hypertenze. Jak z názvu vyplývá, příčina tohoto
onemocnění není známa. Jde o
závažné smrtící onemocnění, kde zvýšení periferního odporu plicních cév je
tak významné, že tlak krve v plícnici může dosahovat nebo dokonce i přesahovat
krevní tlak v systémových artériích. Muskularizace periferních plicních
cév je extrémní. Hladký sval v intimně místy tvoří řadu koncentrických
vrstev oddělených elastikou („onion skin“). Onemocnění má významnou vazokonstrikční
složku a vazodilatancia (zejména prostacyklin) jsou účinná. Využívá se jich
zejména při přípravě pacientů před transplantací plic,
která je zatím jediným efektivním řešením
Vznik
primární plicní hypertenze se v některých případech dává do souvislosti
s užíváním anorektik. V experimentu
na laboratorních některá anorektika vyvolávají plicní hypertenzi do jisté
míry podobnou lidské primární plicní hypertenzi. Důkazy, že vznik primární
plicní hypertenze může s anorektiky souviset přicházejí ze studií epidemiologických.
11.7. Experimentální přístupy
Snad
největší část našich současných vědomostí o regulaci plicní cirkulace pochází
ze studií, využívajících různých variant preparátu perfundovaných plic
či plicního laloku
izolovaných z pokusných zvířat. Výjimečně byly použity i plíce lidských dárců,
které z lékařských indikací nemohly být použity pro transplantaci, pro kterou
byly původně odebrány. Postup je v principu jednoduchý. Po uvedení zvířete
(v poslední době nejčastěji laboratorního potkana) do anestézie se zahájí
umělá ventilace, otevře se hrudník a nakanyluje plícnice a výtokový trakt
plic (např. levé atrium). Tyto kanyly jsou použity pro perfuzi plic pomocí
pumpy buď krví nebo umělým roztokem (který musí obsahovat koloid, např. albumin,
aby se rychle nerozvinul plicní edém). Plíce pak mohou (nemusí) být vyjmuty
z těla a zavěšeny v temperované komůrce.
Hlavní
výhodou izolovaných plic oproti studiím na intaktním organismu (katetrizace)
je možnost měřit perfuzní tlak, aniž by byl ovlivňován výkyvy průtoku (ten
je, na rozdíl od srdečního výdeje in vivo, udržován stálý pomocí perfuzní
pumpy). Alternativní (méně často využívanou) možností je udržovat perfuzní
tlak stálý a sledovat změny průtoky vyvolané vazoaktivními stimuly. Detailní
charakteristika odporových vlastností změřením křivky závislosti tlaku a průtoku
je v tomto preparátu snadná a přesná (obr. 11.5). Data takto získaná poskytují
informace o poddajnosti a odporu plicních cév. Údaje o podílu jednotlivých
úseků plicního cévního řečiště (tepen, arteriol, kapilár, venul, žil) na celkovém
hemodynamickém odporu lze získat okluzními metodami, při kterých se měří rychlé
změny vyvolané náhlou okluzí vtokové, výtokové, nebo obou kanyl.
Hlavní
výhodou izolovaných plic oproti méně komplexním preparátům (izolované cévy,
izolované buňky cévní stěny) je zachování vlastností celého orgánu. Prostředí,
které cévy v intaktním orgánu obklopuje, má totiž na některé jeho funkce výrazný
vliv. Na druhou stranu škála možných intervencí a měření je užší než u méně
komplexních preparátů. Na příklad řada experimentálně používaných farmakologických
nástrojů podporuje vznik plicního edému, který znemožňuje spolehlivé zhodnocení
hemodynamiky v izolovaných plicích, není však problémem u izolovaných cév.
Izolované
plicní cévy. Množství
zejména starších farmakologických poznatků bylo získáno měřením změn tenze
ve stěně velkých plicních tepen (nejčastěji plícnice nebo její hlavní větve)
izolovaných z laboratorních zvířat. V posledních letech je velmi markantní
trend k (obtížnějšímu) používání podstatně menších cév (vnitřní průměr kolem
0.3 mm). Ty jsou totiž pro řízení plicní hemodynamiky rozhodující. Tento preparát
umožňuje nejen sledovat vazoreaktivitu a mechanické vlastnosti plicních cév,
ale i korelovat je s morfologickou a biochemickou strukturou cévní stěny a
s velikostí cévy. Pomocí fluorescenčních technik lze dokonce v reálném čase
simultánně měřit změny intracelulární koncentrace Ca2+ a odpovídající
změny tenze.
Izolované
buňky cévní stěny.
Enzymaticky izolované buňky hladkého svalu, endotelu, či pojiva lze použít
tam, kde je důležité zjistit, který buněčný typ je pro sledovaný fyziologický
fenomén rozhodující. Jednotlivé buňky se používají pro měření elektrofyziologických
vlastností (metodou terčíkového zámku), intracelulární koncentrace Ca2+,
a pod.
Experimentální
plicní hypertenze
se využívá pro studium patofyziologie tohoto onemocnění na laboratorních zvířatech.
Nejčastěji se studuje hypoxická plicní hypertenze a také tato oblast přinesla
nejvíce informací pro pochopení mechanizmů rekonstrukce plicních cév. Mohou
se studovat zvířata žijící na vysokých horách, častější je expozice malých
laboratorních zvířat v hypoxické komoře. To je zařízení, kde se hypoxie dosahuje buď řízeným snížením
barometrického tlaku nebo se v uzavřeném systému měří a reguluje koncentrace
kyslíku. Těžkou plicní hypertenzi lze vyvolat i podáváním chemických látek,
často se používá pyrazolidinový alkaloid monokrotalin. Hyperkinetická plicní
hypertenze byla studována na zvířatech, kterým byla chirurgicky vytvořena
spojka mezi systémovou a periferní cirkulací.
Plicní
katetrizace se běžně
používá také při experimentálních studiích na zvířatech. Zatímco procedura
na větších zvířatech (pes) je podobná postupu u lidí, u laboratorních potkanů
jde vzhledem k malým rozměrům o metodu poměrně náročnou na zručnost a zkušenost.
Myši, které se v poslední době stávají velmi významným laboratorním zvířetem
vzhledem k relativní snadnosti jejich genetické manipulace, jsou příliš malé
a katetrizace se u nich zatím nedaří. Místo ní se používá suboptimální náhražka
přímé punkce pravé komory nebo plícnice jehlou připojenou k tlakovému snímači.
Naměřené hodnoty při tomto postupu mohou být těžko ověřitelným způsobem zkresleny
nutností mechanické ventilace a otevření hrudníku.
Doporučená četba