Biegunka i wymioty
Patofizjologia i mechanizm
Biegunka i wymioty są objawami wskazującymi na zaburzenia funkcjonowania przewodu pokarmowego, wynikającymi z różnych mechanizmów patofizjologicznych. Biegunka może mieć charakter osmotyczny (z luką jonową w stolcu >100 mOsm/kg, ustępujący po eliminacji czynnika wywołującego), wydzielniczy (z luką jonową ≤100 mOsm/kg, często wywołany zakażeniami bakteryjnymi), zapalny lub związany z przyspieszonym tranzytem jelitowym. Wymioty pełnią funkcję obronną, umożliwiającą szybkie usunięcie toksyn lub patogenów z żołądka. Najczęstszą etiologią ostrej biegunki i wymiotów są infekcje wirusowe (norowirus, rotawirus, adenowirusy, astrowirusy), które uszkadzają rąbek szczoteczkowy kosmków jelitowych, prowadząc do zaburzeń wchłaniania i zwiększonej przepuszczalności nabłonka. Bakterie (np. Clostridioides difficile, Salmonella, E. coli, Campylobacter) wywołują objawy poprzez inwazję nabłonka, produkcję enterotoksyn i cytotoksyn oraz indukcję stanu zapalnego. Pasożyty, takie jak Giardia i Cryptosporidium, również mogą powodować przewlekłe dolegliwości żołądkowo-jelitowe. Antybiotyki mogą zaburzać mikroflorę jelitową, predysponując do nadkażeń, zwłaszcza C. difficile. Stres i leki (w tym chemioterapia) mogą dodatkowo nasilać objawy poprzez wpływ na motorykę i integralność nabłonka.
- Patogeneza biegunki i wymiotów
- Mechanizmy patogenezy w zależności od czynników etiologicznych
- Patogeneza biegunki i wymiotów pochodzenia wirusowego
- Patogeneza biegunki i wymiotów pochodzenia bakteryjnego
- Patogeneza biegunki i wymiotów wywołanej przez pasożyty
- Rola zapalenia w patogenezie biegunki i wymiotów
- Czynniki związane z gospodarzem wpływające na patogenezę
- Mechanizmy odwodnienia i powikłania
- Zróżnicowanie patogenezy w zależności od podłoża klinicznego
- Biegunka podróżnych
- Biegunka i wymioty w przebiegu nieswoistych zapaleń jelit
- Biegunka i wymioty oporne na leczenie
- Nietolerancja laktozy po epizodzie biegunki
- Bezpośrednie i pośrednie efekty patogenów na transport jonów i połączenia ścisłe
- Podsumowanie patogenezy biegunki i wymiotów
Patogeneza biegunki i wymiotów
Biegunka i wymioty to powszechne objawy, które często występują jednocześnie i wskazują na zaburzenia funkcjonowania przewodu pokarmowego. Patogeneza tych objawów obejmuje złożone mechanizmy, które mają na celu ochronę organizmu przed potencjalnie szkodliwymi czynnikami12.
Podstawowe mechanizmy patofizjologiczne
Biegunka występuje, gdy dochodzi do odwrócenia normalnego stanu absorpcyjnego wody i elektrolitów do sekrecji. Zwiększona zawartość wody w kale (powyżej normalnej wartości około 10 ml/kg/dzień u niemowląt i małych dzieci lub 200 g/dzień u nastolatków i dorosłych) wynika z zaburzenia równowagi w procesach fizjologicznych jelita cienkiego i grubego, zaangażowanych w absorpcję jonów, substratów organicznych, a tym samym wody1.
Wymioty natomiast są mechanizmem obronnym organizmu, mającym na celu ochronę dolnych odcinków przewodu pokarmowego poprzez szybkie usunięcie potencjalnie szkodliwych substancji ze żołądka21. Gdy żołądek wykryje zagrożenie w postaci bakterii lub wirusa, może zareagować szybkim opróżnieniem swojej zawartości, prowadząc do wymiotów1.
Rodzaje biegunki w zależności od mechanizmu
W patogenezie biegunki wyróżniamy kilka podstawowych mechanizmów123:
Biegunka osmotyczna
Występuje, gdy niestrawione, rozpuszczalne w wodzie substancje pozostają w jelicie i zatrzymują wodę. Jest to spowodowane siłą osmotyczną, która działa w świetle jelita, aby wprowadzić wodę do przewodu pokarmowego13. W biegunce osmotycznej ilość stolca jest proporcjonalna do spożycia niewchłanialnego substratu i zazwyczaj nie jest masywna; stolce biegunkowe szybko ustępują po zaprzestaniu spożywania niewłaściwego składnika odżywczego, a luka jonowa w stolcu jest wysoka, przekraczająca 100 mOsm/kg2.
Biegunka wydzielnicza
W biegunce wydzielniczej procesy transportu jonów w komórkach nabłonkowych zostają przestawione w stan aktywnej sekrecji. Najczęstszą przyczyną ostrej biegunki wydzielniczej jest bakteryjne zakażenie jelit2. Biegunka występuje, gdy jelita wydzielają więcej elektrolitów i wody niż wchłaniają3. Charakterystyczne cechy biegunki wydzielniczej obejmują wysoką częstość wypróżnień, brak odpowiedzi na głodowanie oraz normalną lukę jonową w stolcu (tj. 100 mOsm/kg lub mniej), co wskazuje, że wchłanianie składników odżywczych jest nieuszkodzone2.
Zakażenia (np. zapalenie żołądka i jelit) są najczęstszymi przyczynami biegunki wydzielniczej. Niewchłonięte tłuszcze z diety i kwasy żółciowe (jak w zespołach złego wchłaniania i po resekcji jelita krętego) mogą stymulować wydzielanie okrężnicy i powodować biegunkę3.
Biegunka związana ze zmniejszeniem czasu kontaktu i powierzchni absorpcyjnej
Szybki tranzyt jelitowy i zmniejszona powierzchnia absorpcyjna upośledzają wchłanianie płynów i powodują biegunkę34. Zaburzenia motoryki przyspieszające czas przejścia mogą zmniejszyć absorpcję, powodując biegunkę, nawet jeśli sam proces absorpcyjny przebiegałby prawidłowo5.
Mechanizmy patogenezy w zależności od czynników etiologicznych
Patogeneza biegunki i wymiotów pochodzenia wirusowego
Wirusy są najczęstszą przyczyną ostrej biegunki i wymiotów, stanowiąc około 75-90% przypadków12. Główne wirusy powodujące biegunkę i wymioty to norowirus, rotawirus, adenowirusy i astrowirusy34.
Mechanizm patogenezy wirusowej obejmuje uszkodzenie rąbka szczoteczkowego kosmków jelita, co powoduje zaburzenie wchłaniania treści jelitowej i prowadzi do biegunki osmotycznej5. Wirusy mogą również bezpośrednio uszkadzać komórki nabłonkowe, powodując zwiększoną przepuszczalność jelit. Uszkodzone komórki nabłonkowe nie mogą wchłaniać wody ze światła jelita, co prowadzi do luźnego stolca6.
Zakażenia wirusowe często powodują wymioty i nudności wraz z biegunką7. Wirusy te są przenoszone z osoby na osobę przez kontakt z zakażonym kałem i wymiocinami. Może to nastąpić, gdy osoba z infekcją nie myje dokładnie rąk po skorzystaniu z toalety, a następnie dotyka przedmiotów lub przygotowuje żywność dla innych3.
Patogeneza biegunki i wymiotów pochodzenia bakteryjnego
Bakterie mogą powodować biegunkę i wymioty poprzez kilka mechanizmów12:
- Bezpośrednią inwazję nabłonka jelitowego
- Produkcję toksyn
- Wywołanie odpowiedzi zapalnej
Po kolonizacji patogeny jelitowe mogą przylegać do nabłonka lub go inwazyjnie penetrować; mogą wytwarzać enterotoksyny (egzotoksyny, które wywołują wydzielanie poprzez zwiększenie wewnątrzkomórkowego drugiego przekaźnika) lub cytotoksyny. Mogą również wyzwalać uwalnianie cytokin przyciągających komórki zapalne, które z kolei przyczyniają się do aktywowanego wydzielania poprzez indukowanie uwalniania czynników takich jak prostaglandyny lub czynnik aktywujący płytki1.
Przykładem bakterii wytwarzającej toksyny jest Clostridium difficile, którego proces patogenny rozpoczyna się od początkowej kolonizacji, a następnie produkcji dwóch różnych egzotoksyn, Toksyny A i B (TcdA i TcdB), a także dodatkowej toksyny zwanej toksyną binarną (CDT), która występuje w niektórych hiperwirulentnych szczepach C. difficile. Toksyny C. difficile inicjują rozległą kaskadę zapalną, która powoduje zwiększone uszkodzenie tkanek gospodarza, skutkujące wydzielaniem płynu3.
Zakażenia bakteryjne, szczególnie wywołane przez patogeny takie jak Salmonella, E. coli i Campylobacter, mogą prowadzić do stanu zwanego bakteryjnym zapaleniem żołądka i jelit. Toksyny produkowane przez te bakterie mogą drażnić wyściółkę żołądkowo-jelitową, prowadząc do wymiotów i biegunki2.
Patogeneza biegunki i wymiotów wywołanej przez pasożyty
Niektóre pasożyty, takie jak Giardia i Cryptosporidium, mogą powodować dolegliwości żołądkowo-jelitowe, prowadzące zarówno do wymiotów, jak i biegunki. Te infekcje są typowo nabywane poprzez spożycie zanieczyszczonej wody lub żywności1.
Ogólny obraz zakażenia Entamoeba histolytica zależy zarówno od składników pasożyta, w tym proteaz cysteinowych, amebapor, serotoniny i PGE2, jak i od odpowiedzi zapalnej gospodarza, przy czym żaden pojedynczy składnik nie daje pełnej odpowiedzi2.
Pasożyty jako grupa są patogenami najczęściej izolowanymi od pacjentów z utrzymującą się biegunką. Większość zakażeń pasożytniczych ma mniej ostry początek objawów niż te spowodowane przez bakterie lub wirusy, a prawdopodobieństwo, że podróżny ma zakażenie pasożytnicze, wzrasta wraz z wydłużaniem się czasu trwania objawów3.
Rola zapalenia w patogenezie biegunki i wymiotów
Odpowiedź immunologiczna na stany zapalne w jelicie znacząco przyczynia się do rozwoju biegunki1. Patogeny jelitowe mogą bezpośrednio modulować procesy transportu jonów w nabłonku oraz funkcje barierowe lub robić to pośrednio poprzez stan zapalny, neuropeptydy lub utratę powierzchni absorpcyjnej2.
Zapalenie jelita grubego związane z niektórymi zakażeniami bakteryjnymi (np. Salmonella, Shigella lub Campylobacter), wirusami jelitowymi, Entamoeba histolytica lub organizmami cytotoksycznymi, takimi jak C. difficile, może prowadzić do biegunki zapalnej3.
Zapalenie żołądka i jelit występuje, gdy układ odpornościowy aktywuje się, aby bronić żołądka i jelit przed szkodą. Wysyła on komórki zapalne, aby pomóc zwalczyć infekcje i naprawić uszkodzone tkanki4.
Wpływ toksyn na patogenezę
Toksyny produkowane przez niektóre bakterie mogą wiązać się z określonymi receptorami enterocytów i powodować uwalnianie jonów chlorkowych do światła jelita, prowadząc do biegunki wydzielniczej1. Klasycznym przykładem jest cholera, gdzie toksyna choleragenu powoduje masywną biegunkę wydzielniczą, która może być śmiertelna, jeśli osoba nie jest agresywnie leczona w celu utrzymania nawodnienia2.
Niektóre bakterie powodują zatrucie pokarmowe z powodu toksyn (trucizn), które wytwarzają3. Toksyny te mogą inicjować rozległą kaskadę zapalną, która powoduje zwiększone uszkodzenie tkanek gospodarza, skutkujące wydzielaniem płynu4.
Czynniki związane z gospodarzem wpływające na patogenezę
Wpływ flory jelitowej
Antybiotyki mogą zaburzać prawidłową florę jelitową, co zwiększa podatność na infekcje. Jednym ze sposobów, w jaki antybiotyki mogą powodować wymioty i biegunkę, jest zabijanie dobrych bakterii, które żyją w przewodzie pokarmowym. Pozwala to na nadmierny wzrost bakterii zwanych Clostridioides difficile, co może prowadzić do objawów podobnych do ciężkiego zatrucia pokarmowego1.
Profilaktyczne antybiotyki nie zapewniają ochrony przed patogenami niebakteryjnymi i mogą usuwać normalną mikroflorę ochronną z jelit, zwiększając ryzyko nabycia opornych patogenów bakteryjnych2.
C. difficile może wytwarzać toksyny, które atakują wyściółkę jelit, powodując biegunkę i skurczowy ból brzucha3.
Wpływ stresu i lęku
Funkcja żołądkowo-jelitowa może być modyfikowana przez reakcję na stres. W rzeczywistości stres i lęk powszechnie powodują wiele objawów żołądkowo-jelitowych, w tym: nudności, zaparcia, niestrawność, zgagę1.
Hormony stresu spowalniają motorykę, czyli ruch, w żołądku i jelicie cienkim. Wywołują również wzrost motoryki w jelicie grubym, prowadząc do niektórych z tych objawów1.
Układ pokarmowy może być niekorzystnie dotknięty przez strach, stres lub lęk. Może to powodować biegunkę, wymioty lub suche odruchy wymiotne. Silne emocje wyzwalają reakcję walki lub ucieczki. Wprawia to organizm w stan wysokiej gotowości, aktywując hormony stresu, takie jak adrenalina i kortyzol. Hormony te sygnalizują jelitom, aby się opróżniły2.
Stres i lęk mogą wywoływać epizody biegunki3.
Wpływ leków na patogenezę biegunki i wymiotów
Wymioty i biegunka są potencjalnymi działaniami niepożądanymi wielu leków. Może to być związane ze sposobem działania leku lub ponieważ zawiera on dodatki, które drażnią żołądek1.
Biegunka może być działaniem niepożądanym niektórych leków, w tym antybiotyków2. Przyjmowanie antybiotyków może czasami prowadzić do biegunki3.
W przypadku biegunki wywołanej chemioterapią dokładny mechanizm nie jest w pełni zrozumiały, jednak różne teorie wskazują na wieloczynnikowy proces prowadzący do zaburzenia równowagi między absorpcją a wydzielaniem płynów w przewodzie pokarmowym. Terapia fluorouracylem powoduje zatrzymanie mitozy i apoptozę komórek krypt w przewodzie pokarmowym. Martwica tej tkanki zwiększa nierównowagę stosunku niedojrzałych wydzielniczych komórek krypt do dojrzałych enterocytów kosmków4.
Powoduje to również zapalenie ściany jelita, tym samym stymulując dodatkowe wydzielanie płynów i elektrolitów do światła jelita i znacząco zmieniając gradient osmotyczny w przewodzie pokarmowym, co przyczynia się do zwiększonego wydzielania płynu do kału4.
Mechanizmy odwodnienia i powikłania
Odwodnienie jest powikłaniem wymiotów i biegunki i występuje, gdy organizm traci zbyt dużo płynów. Odwodnienie może uniemożliwiać prawidłowe funkcjonowanie komórkom, tkankom i narządom, prowadząc do poważnych problemów zdrowotnych, w tym wstrząsu, a nawet śmierci1.
Utrzymująca się biegunka może utrudniać wchłanianie składników odżywczych z pożywienia i może prowadzić do niedożywienia2.
Ciężkie odwodnienie może prowadzić do spadku ciśnienia krwi. Może to spowodować zmniejszony przepływ krwi do ważnych narządów. Jeśli odwodnienie nie jest leczone, może również rozwinąć się niewydolność nerek3.
Głównym powikłaniem zapalenia żołądka i jelit jest odwodnienie. Występuje ono, gdy organizm eliminuje zbyt dużą ilość wody i soli mineralnych, które są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu4.
Mechanizmy kompensacyjne organizmu
Pomimo ciężkiej biegunki, różne mechanizmy współtransportu sodu i substancji rozpuszczonych pozostają nienaruszone, pozwalając na efektywne wchłanianie soli i wody. Dostarczając proporcji 1:1 sodu do glukozy, klasyczny doustny roztwór nawadniający (ORS) wykorzystuje specyficzny transporter sodowo-glukozowy (SGLT-1), aby zwiększyć wchłanianie sodu, co prowadzi do biernego wchłaniania wody. ORS na bazie ryżu i zbóż może również wykorzystywać transportery sodu-aminokwasów, aby zwiększyć wchłanianie płynów i elektrolitów1.
W wielu jelitowych chorobach biegunkowych, transport glukozy w jelicie poprzez współtransport sodu-glukozy pozostaje nienaruszony. Odkrycie to doprowadziło do opracowania doustnych roztworów nawadniających (ORS), które mogą być bardziej odpowiednie u pacjentów z cięższą chorobą biegunkową2.
Zróżnicowanie patogenezy w zależności od podłoża klinicznego
Biegunka podróżnych
Biegunka podróżnych (TD) jest zespołem klinicznym, który może wynikać z różnych patogenów jelitowych. Bakterie są dominującymi enteropatogenami i uważa się, że odpowiadają za 75%-90% przypadków. Wirusy jelitowe odpowiadają za co najmniej 10%-25% chorób i są częściej związane z wymiotami1.
W chorobie wywołanej toksynami mogą występować zarówno wymioty, jak i biegunka; objawy zwykle ustępują samoistnie w ciągu 12-24 godzin1.
Bakteryjna i wirusowa TD prezentuje się nagłym wystąpieniem objawów, które mogą wahać się od łagodnych skurczów i pilnych luźnych stolców do silnego bólu brzucha, krwawej biegunki, gorączki i wymiotów; w przypadku norowirusa wymioty mogą być bardziej wyraźne1.
Biegunka i wymioty w przebiegu nieswoistych zapaleń jelit
Idiopatyczne zapalne choroby jelit, w tym choroba Leśniowskiego-Crohna, mikroskopowe zapalenie okrężnicy i wrzodziejące zapalenie jelita grubego, mogą wystąpić po ostrych epizodach biegunki podróżnych. Jedna z przeważających hipotez zakłada, że u osób genetycznie predysponowanych, inicjujący patogen egzogenny zmienia mikrobiotę jelit, tym samym wyzwalając zapalne choroby jelit1.
Choroby Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejące zapalenie jelita grubego są zbiorowo znane jako zapalne choroby jelit. Oba te stany powodują zaostrzenia objawów jelitowych, w tym wodnistą biegunkę2.
Biegunka i wymioty oporne na leczenie
U niektórych pacjentów, którzy zgłaszają się z utrzymującymi się objawami żołądkowo-jelitowymi, pracownicy służby zdrowia nie znajdą konkretnej przyczyny. Po ostrej infekcji biegunkowej pacjenci mogą doświadczyć tymczasowej enteropatii charakteryzującej się zanikiem kosmków, zmniejszoną powierzchnią wchłaniania i niedoborami disacharydaz, co może prowadzić do biegunki osmotycznej, szczególnie po spożyciu dużych ilości fruktozy, laktozy, sorbitolu lub sacharozy1.
Ostry (mniej niż 2 tygodnie) epizod biegunki podróżnych może prowadzić do utrzymujących się objawów jelitowych, nawet przy braku kontynuacji infekcji. Jest to powszechnie określane jako posinfekcyjny zespół jelita drażliwego2.
Zespół jelita drażliwego jest czasami wywoływany przez epizod zapalenia żołądka i jelit3.
Nietolerancja laktozy po epizodzie biegunki
Nietolerancja laktozy może czasami występować przez pewien czas po zapaleniu żołądka i jelit. Jest to znane jako wtórna lub nabyta nietolerancja laktozy. Wyściółka jelit może zostać uszkodzona przez epizod zapalenia żołądka i jelit1.
Bezpośrednie i pośrednie efekty patogenów na transport jonów i połączenia ścisłe
Patogeny jelitowe mogą albo bezpośrednio modulować procesy transportu jonów w nabłonku i funkcje barierowe, albo robić to pośrednio poprzez stan zapalny, neuropeptydy lub utratę powierzchni absorpcyjnej1.
Zaburzenia nabłonka jelita z powodu patogenów mikrobiologicznych lub wirusowych są bardzo częstą przyczyną biegunki u wszystkich gatunków2.
Odpowiedź immunologiczna na stany zapalne w jelicie znacząco przyczynia się do rozwoju biegunki2.
Mechanizm patogenezy wirusowej obejmuje uszkodzenie rąbka szczoteczkowego kosmków jelita, co powoduje zaburzenie wchłaniania treści jelitowej i prowadzi do biegunki osmotycznej3.
Badania kliniczne sugerują, że biegunka może być wywołana przez nadprodukcję tromboksanu A i prostaglandyn w przewodzie pokarmowym. Organizm wykorzystuje cyklooksygenazę (COX), enzym znajdujący się w normalnych tkankach, do konwersji kwasu arachidonowego w prostaglandyny. Prostaglandyna PGE2 stymuluje wydzielanie śluzu i chlorków z komórek nabłonkowych w okrężnicy, prowadząc do znacznej biegunki4.
Podsumowanie patogenezy biegunki i wymiotów
Biegunka i wymioty to objawy, które mogą być wywoływane przez różnorodne czynniki, w tym wirusy, bakterie, pasożyty, leki, stres oraz inne schorzenia12. Najczęściej jednak są one wynikiem infekcji przewodu pokarmowego3.
Mechanizmy patogenetyczne biegunki obejmują zwiększone wydzielanie wody do światła jelita, zaburzenia wchłaniania lub zwiększoną osmotyczność treści jelitowej45. Wymioty są odruchem obronnym organizmu, mającym na celu usunięcie potencjalnie szkodliwych substancji z górnego odcinka przewodu pokarmowego6.
Zarówno biegunka, jak i wymioty mogą prowadzić do odwodnienia, które jest głównym powikłaniem i może być niebezpieczne, szczególnie u małych dzieci i osób starszych78.
Zrozumienie mechanizmów patofizjologicznych biegunki i wymiotów jest kluczowe dla skutecznego leczenia tych objawów oraz zapobiegania powikłaniom9.
Kolejne rozdziały
Zapraszamy do dalszego czytania naszego leksykonu.
Wybierz kolejny rozdział z menu poniżej, aby otworzyć nową podstronę kompedium wiedzy i uzyskać szczegółowe informację o leku, substancji lub chorobie.