Zatorowość płucna
Patofizjologia i mechanizm
Zatorowość płucna (PE) jest wynikiem ostrej niedrożności tętnicy płucnej lub jej odgałęzień, najczęściej spowodowanej przez skrzepliny pochodzące z zakrzepicy żył głębokich kończyn dolnych (90-95% przypadków). Patogeneza opiera się na triadzie Virchowa: zastój krwi, uszkodzenie śródbłonka oraz nadkrzepliwość. Fragmenty zakrzepu przemieszczają się przez prawą stronę serca do tętnicy płucnej, powodując mechaniczne zablokowanie naczyń oraz wazokonstrykcję indukowaną przez mediatory takie jak serotonina, tromboksan A2, histamina i endotelina-1. Hemodynamicznie, obstrukcja 30-40% łożyska naczyniowego może podnieść średnie ciśnienie w tętnicy płucnej powyżej 30 mmHg, a przy 40-50% obstrukcji do 40 mmHg. Powyżej 50-60% dochodzi do niewydolności prawej komory, spadku rzutu serca i hipotonii. Zaburzenia wymiany gazowej wynikają z nieefektywnej perfuzji (V/Q mismatch), dysfunkcji surfaktantu, odruchowego skurczu oskrzeli oraz niskiego rzutu serca, co prowadzi do hipoksemii i zasadowicy oddechowej z hipokapnią.
- Patofizjologia zatorowości płucnej
- Pochodzenie zatorów płucnych
- Triada Virchowa i czynniki ryzyka
- Mechanizm powstawania zatoru płucnego
- Następstwa patofizjologiczne zatoru płucnego
- Następstwa kliniczne zatorowości płucnej
- Rola zapalenia i dysfunkcji śródbłonka w patogenezie zatorowości płucnej
- Zator septyczny
- Przewlekłe następstwa zatorowości płucnej
- Podsumowanie mechanizmu patofizjologicznego
Patofizjologia zatorowości płucnej
Zatorowość płucna (PE – Pulmonary Embolism) to stan, w którym dochodzi do ostrej niedrożności tętnicy płucnej lub jej odgałęzień, najczęściej spowodowanej przez materiał zatorowy pochodzący z układu żylnego. Mechanizm powstawania i konsekwencje fizjologiczne zatoru płucnego mają złożony charakter i obejmują zarówno zmiany hemodynamiczne, jak i zaburzenia wymiany gazowej.12
Pochodzenie zatorów płucnych
Zdecydowana większość zatorów płucnych (około 90-95%) pochodzi z zakrzepów żył głębokich kończyn dolnych (DVT – Deep Vein Thrombosis). Miejscem najczęstszego powstawania zakrzepów są żyły łydki, następnie żyły udowo-podkolanowe, rzadziej żyły biodrowe. Zakrzepica zazwyczaj rozpoczyna się w miejscach o zmniejszonym przepływie krwi, takich jak kieszonki zastawek żylnych i rozgałęzienia naczyń, po czym propaguje się z powodu miejscowej nadkrzepliwości wywołanej niedotlenieniem i zagęszczeniem krwi.12
Rzadziej materiał zatorowy może pochodzić z żył kończyn górnych (około 6% przypadków zatoru płucnego), żył miednicy, żył centralnych klatki piersiowej, a nawet z prawej części serca. Zakrzepy w tych lokalizacjach zwykle związane są z obecnością cewników żylnych centralnych, urządzeń wewnątrzsercowych (rozruszniki, defibrylatory), chorobą nowotworową, urazem żylnym związanym z aktywnością fizyczną lub stanami takimi jak ciąża czy infekcje miednicy.12
Rzadko zator płucny może być spowodowany przez materiał inny niż skrzeplina krwi, np. tłuszcz (z długich kości po złamaniu), płyn owodniowy, powietrze, cement ortopedyczny, fragmenty guza nowotworowego, ciała obce lub materiał zakaźny.12
Triada Virchowa i czynniki ryzyka
Powstawanie zakrzepicy i zatorowości płucnej jest związane z klasyczną triadą Virchowa, obejmującą trzy główne czynniki patofizjologiczne:12
- Zastój krwi (staza żylna) – uważany za najważniejszy czynnik w powstawaniu zakrzepów, często związany z unieruchomieniem, długotrwałym siedzeniem w pozycji wymuszonej (np. podczas długodystansowych podróży), otyłością, niewydolnością żylną.12
- Uszkodzenie śródbłonka naczyniowego – może być spowodowane urazem, zabiegiem chirurgicznym, stanem zapalnym, infekcją; prowadzi do adhezji płytek krwi i aktywacji czynników krzepnięcia.12
- Nadkrzepliwość krwi – może być wrodzona (np. mutacje czynnika V, warianty alleliczne protrombiny) lub nabyta (np. nowotwór, terapia hormonalna, ciąża, podwyższony stan zapalny).12
Często u pacjentów z zatorowością płucną występuje więcej niż jeden czynnik ryzyka, a ich wpływ ma charakter kumulatywny.1
Mechanizm powstawania zatoru płucnego
Po utworzeniu się zakrzepu żylnego (najczęściej w kończynie dolnej), może on oderwać się od miejsca powstania i przemieścić przez układ żylny. Fragmenty zakrzepu (emboli) wędrują przez żyłę główną dolną, prawą stronę serca (prawy przedsionek i prawą komorę), a następnie trafiają do tętnicy płucnej i jej rozgałęzień. Wielkość i liczba materiału zatorowego determinują umiejscowienie zatoru w łożysku płucnym – większe fragmenty zatrzymują się w głównych gałęziach tętnicy płucnej, podczas gdy mniejsze mogą dotrzeć do naczyń segmentalnych i subsegmentalnych.12
Zatory osadzają się w naczyniach płucnych, gdy ich średnica staje się większa niż światło naczynia, powodując częściową lub całkowitą niedrożność tętnicy płucnej lub jej gałęzi. Konsekwencje zatoru płucnego zależą od rozmiaru, liczby i umiejscowienia zatorów, stanu czynnościowego płuc przed zatorem oraz wydolności prawej komory serca.12
Następstwa patofizjologiczne zatoru płucnego
Zaburzenia hemodynamiczne
Zator płucny prowadzi do zwiększenia oporu naczyniowego w krążeniu płucnym, co powoduje wzrost obciążenia następczego prawej komory serca. Do wzrostu oporu naczyniowego przyczyniają się zarówno mechaniczna obstrukcja naczyń, jak i wazokonstrykcja naczyń płucnych.12
Wazokonstrykcja jest wywołana przez:1
- Uwolnienie substancji wazokonstrykcyjnych z płytek krwi (serotonina, tromboksan A2)
- Uwolnienie mediatorów z osocza (trombina)
- Uwolnienie mediatorów tkankowych (histamina, endotelina-1)
- Hipoksję
- Odruchowe mechanizmy wazokonstrykcyjne
Konsekwencje hemodynamiczne zależą od stopnia niedrożności łożyska naczyniowego płuc i od wyjściowego stanu układu sercowo-naczyniowego pacjenta. U osób bez wcześniejszej choroby sercowo-płucnej, gdy dochodzi do obstrukcji 30-40% łożyska naczyniowego, średnie ciśnienie w tętnicy płucnej może osiągnąć ponad 30 mmHg; przy obstrukcji 40-50% może wynosić 40 mmHg.12
Początkowo, przy umiarkowanym zatrzymaniu przepływu, wzrost ciśnienia płucnego jest kompensowany przez zwiększenie częstości akcji serca i kurczliwości prawej komory, co pozwala utrzymać objętość wyrzutową i rzut serca. Jednak przy obstrukcji przekraczającej 50-60% łożyska naczyniowego, prawa komora się rozszerza, napięcie jej ściany wzrasta, spada ciśnienie perfuzji wieńcowej, rozwija się niedokrwienie prawej komory i jej dysfunkcja, a rzut serca spada, prowadząc do hipotonii.12
Ponadto rozszerzona prawa komora serca uciska na przegrodę międzykomorową, powodując jej przesunięcie w stronę lewej komory, co zaburza napełnianie lewej komory w rozkurczu, dodatkowo zmniejszając rzut serca i przyczyniając się do niestabilności hemodynamicznej.12
U pacjentów z już istniejącą chorobą sercowo-płucną, nawet mniejszy stopień obstrukcji naczyń płucnych może prowadzić do nieproporcjonalnie dużego wzrostu ciśnienia w tętnicy płucnej i niestabilności hemodynamicznej.1
Zaburzenia wymiany gazowej
Zator płucny prowadzi do zaburzeń wymiany gazowej poprzez kilka mechanizmów:12
- Zaburzenia stosunku wentylacji do perfuzji (V/Q mismatch) – obszary płuc, które są wentylowane, ale nie perfundowane z powodu zatoru tworzą tzw. przestrzeń martwą fizjologiczną (dead space). Prowadzi to do nieefektywnej wymiany gazowej i hipoksemii.1
- Dysfunkcja surfaktantu – zator płucny może prowadzić do zmniejszenia produkcji surfaktantu, co powoduje niedodmę (atelectasis) i dalsze pogorszenie wymiany gazowej.12
- Odruchowy skurcz oskrzeli – związany z zatorem płucnym, zwiększa pracę oddechową i zmniejsza podatność płuc.1
- Niski rzut serca – powoduje zmniejszenie wysycenia tlenem mieszanej krwi żylnej, co dodatkowo przyczynia się do hipoksemii.1
Organizm kompensuje te zaburzenia poprzez zwiększenie częstości oddechów (tachypnea), hiperwentylację i rozwój zasadowicy oddechowej z hipokapnią. Chemoreceptory wykrywają zmiany w poziomie CO₂ i O₂, wysyłając sygnały do mózgu, które zwiększają częstość oddechów.12
Następstwa kliniczne zatorowości płucnej
Na podstawie efektów hemodynamicznych, zatorowość płucną można sklasyfikować jako:12
- Wysokiego ryzyka (masywną) – charakteryzującą się niestabilnością hemodynamiczną spowodowaną niewydolnością prawej komory
- Pośredniego ryzyka (submasywną) – pacjenci mogą być normotonisywni, ale wykazują cechy dysfunkcji prawej komory w badaniach obrazowych
- Niskiego ryzyka (niemasywną) – pacjenci są normotoniszni z prawidłową funkcją prawej komory
Zawał płuca spowodowany zatorem płucnym występuje stosunkowo rzadko (około 10% przypadków), co przypisuje się podwójnemu zaopatrzeniu płuc w krew (tętnice płucne i oskrzelowe). Zwykle zawał płucny jest związany z mniejszymi zatorami, które osadzają się w bardziej dystalnych tętnicach płucnych i jest w większości przypadków całkowicie odwracalny.12
U niektórych pacjentów zatory mogą się opierać lizie i ulegać organizacji i utrzymywać się, powodując czasem przewlekłe nadciśnienie płucne zakrzepowo-zatorowe (CTEPH – Chronic Thromboembolic Pulmonary Hypertension).12
Rola zapalenia i dysfunkcji śródbłonka w patogenezie zatorowości płucnej
Najnowsze badania wskazują na istotną rolę stanu zapalnego i dysfunkcji śródbłonka naczyniowego w patogenezie zatorowości płucnej.12
Dysfunkcja śródbłonka
Śródbłonek naczyniowy może ulegać zmianom strukturalnym lub czynnościowym w wyniku różnych czynników klinicznych, w tym predyspozycji genetycznych, przebytych zabiegów chirurgicznych, wcześniejszych epizodów zakrzepowo-zatorowych oraz czynników komórkowych, takich jak stres oksydacyjny, zmiany metaboliczne i stan zapalny.1
Dysfunkcja śródbłonka zaburza właściwości przeciwzakrzepowe śródbłonka, charakteryzując się:1
- Zmniejszoną syntezą i uwalnianiem czynników przeciwzakrzepowych, takich jak inhibitor szlaku czynnika tkankowego (TFPI) i siarczan heparyny (HS)
- Zwiększeniem czynników prokoagulacyjnych, w tym czynnika tkankowego (TF) i czynnika von Willebranda (vWF)
Ta nierównowaga w kaskadzie krzepnięcia sprzyja tworzeniu skrzeplin, zwiększając ryzyko rozwoju zakrzepicy w naczyniach płucnych.12
Rola układu immunologicznego
We wczesnych godzinach i dniach po epizodzie zatoru płucnego, komponenty odporności wrodzonej, takie jak makrofagi, monocyty i neutrofile, odgrywają główną rolę w patofizjologii reakcji zapalnej.1
Zapalenie odgrywa centralną rolę w złożonych interakcjach między kaskadą krzepnięcia, płytkami krwi, śródbłonkiem, reaktywnymi formami tlenu (ROS) i czynnikami genetycznymi. Zwiększona ekspresja chemokin, cytokin i zmiany transkrypcyjne zarówno w naczyniach płucnych, jak i w mięśniu prawej komory serca, podkreślają głębokie immunologiczne i zapalne zmiany związane z zatorem płucnym.12
Najnowsze badania genomiczne wskazują, że kompromitacja odporności limfocytów T może odgrywać rolę w patogenezie objawowej zatorowości płucnej. Uszkodzenie komórek śródbłonka naczyniowego nie jest konieczne w patogenezie VTE, a tylko część czynników zaangażowanych we wspólną kaskadę krzepnięcia jest aktywowana.12
Molekuły adhezyjne
Zwiększona ekspresja mRNA L-selektyny, ITGAL i ICAM-1 u pacjentów z zatorem płucnym wskazuje na zwiększoną adhezję komórek śródbłonka naczyniowego, białych krwinek i płytek krwi, co sugeruje, że cząsteczki adhezyjne odgrywają ważną rolę w patogenezie żylnej choroby zakrzepowo-zatorowej.1
Zator septyczny
Septyczny zator płucny (SPE – Septic Pulmonary Embolism) jest rzadkim syndromem charakteryzującym się zatorowością zakażonych skrzeplin z pierwotnego ogniska infekcyjnego do krążenia żylnego, z implantacją w naczyniach płucnych, powodującą zakażenie miąższu płuc.1
Mechanizm powstawania zatoru septycznego obejmuje:12
- Przedostanie się patogenu (najczęściej bakterii) z pozapłucnego ogniska infekcji do krążenia żylnego
- Uszkodzenie naczyń przez toksyny bakteryjne i mediatory zapalne
- Tworzenie miejscowej zakrzepicy, która służy jako dodatkowe miejsce namnażania bakterii
- Zatorowanie tych skrzeplin do krążenia płucnego, powodując przerzutowe zakażenie miąższu płuc
Szczególną uwagę należy zwrócić na Staphylococcus aureus, który może wywołać intensywną reakcję zapalną, z bezpośrednim uszkodzeniem śródbłonka przez cytotoksyny i mechanizmy enzymatyczne, prowadząc do septycznych zatorów płucnych, z jednoczesnym septycznym zapaleniem żył w mniejszości przypadków.1
Rozpoznanie septycznego zatoru płucnego powinno być podejrzewane u pacjenta z gorączką i bakteriemią, ze zidentyfikowanym pozapłucnym źródłem infekcji, u którego rozwijają się wtórne objawy płucne, takie jak ból opłucnowy, duszność i kaszel.1
Przewlekłe następstwa zatorowości płucnej
Przewlekłe nadciśnienie płucne zakrzepowo-zatorowe (CTEPH)
Przewlekłe nadciśnienie płucne zakrzepowo-zatorowe (CTEPH) jest rzadkim, ale niedodiagnozowanym powikłaniem ostrego zatoru płucnego. Początkowo uważano, że nadciśnienie płucne w CTEPH jest spowodowane wyłącznie wewnątrznaczyniową obstrukcją tętnic płucnych przez nierozpuszczone włókniste skrzepliny. Jednak obecnie uznaje się, że przebudowa naczyń płucnych może obejmować istotną mikroangiopatię płucną, która odgrywa rolę w rozwoju CTEPH.1
Zmiany histologiczne i konsekwencje kliniczne mikroangiopatii CTEPH są obecnie lepiej poznane. Zmiany te mogą obejmować nie tylko małe tętnice płucne mięśniowe o średnicy poniżej 500 μm, ale także naczynia włosowate płucne i żyły. Ponadto, powiększenie i proliferacja systemowych tętnic oskrzelowych, a także zespolenia między krążeniem systemowym i płucnym przyczyniają się do rozwoju mikroangiopatii.12
Historia naturalna CTEPH jest złożona. Przebudowa naczyń płucnych może prowadzić do znaczącej mikroangiopatii, która odgrywa rolę w rozwoju przewlekłego nadciśnienia płucnego. W CTEPH, mikroangiopatia płucna została po raz pierwszy opisana przez Kennetha Mosera i Colina Bloora w tkankach płucnych uzyskanych w biopsji lub sekcji zwłok. Zmiany te charakteryzują się znaczną przebudową ściany tętnic płucnych mięśniowych (50-500 μm), z pełnym spektrum zmian nadciśnienia płucnego podobnych do tych obserwowanych w idiopatycznym tętniczym nadciśnieniu płucnym, w tym z mimośrodkowym włóknieniem błony wewnętrznej i włóknisto-mięśniową proliferacją błony wewnętrznej.1
Zespół po-zatorowy
Osoby, które przeżyły zator płucny, mogą rozwinąć zespół po-zatorowy (post-PE syndrome), który charakteryzuje się:1
- Przewlekłą obecnością pozostałości zakrzepowych w tętnicach płucnych
- Utrzymującą się dysfunkcją prawej komory serca
- Obniżoną jakością życia
- Przewlekłymi ograniczeniami czynnościowymi
W CTEPH, rozszerzenie i przerost ściany prawej komory serca zwiększają zapotrzebowanie na tlen do poziomu, którego przepływ krwi w tętnicach wieńcowych nie jest w stanie zaspokoić, co prowadzi do niedokrwienia, martwicy i włóknienia ściany prawej komory, pogarszając jej kurczliwość i prowadząc do prawokomorowej niewydolności serca.12
Niewydolność prawej komory serca prowadzi do dalszego rozszerzenia prawej komory, co wpływa na lewą komorę, pogarsza jej napełnianie, zmniejsza objętość wyrzutową lewej komory, zwiększa częstość akcji serca w celu kompensacji zmniejszenia objętości wyrzutowej lewej komory i zmniejsza przepływ do tętnic wieńcowych. Upośledzenie tętnic wieńcowych jest nasilone, ponieważ tętnice wieńcowe już nie są w stanie zaspokoić zapotrzebowania przerośniętej, rozszerzonej prawej komory. Przewlekła dysfunkcja prawej komory tworzy postępującą spiralę w dół, prowadzącą do ciężkiej niewydolności serca.1
Podsumowanie mechanizmu patofizjologicznego
Zatorowość płucna jest złożonym procesem patofizjologicznym, który obejmuje:12
- Tworzenie zakrzepu w wyniku triady Virchowa (zastój krwi, uszkodzenie śródbłonka, nadkrzepliwość)
- Oderwanie się zakrzepu i przemieszczenie przez układ żylny do prawego serca
- Zablokowanie tętnicy płucnej lub jej odgałęzień przez materiał zatorowy
- Wzrost oporu naczyniowego płucnego w wyniku mechanicznej obstrukcji i wazokonstrykcji
- Zaburzenia hemodynamiczne prowadzące do przeciążenia i dysfunkcji prawej komory serca
- Zaburzenia wymiany gazowej prowadzące do hipoksemii i zwiększonej pracy oddechowej
Zrozumienie złożonej patofizjologii zatorowości płucnej jest kluczowe dla właściwej stratyfikacji ryzyka pacjentów i wyboru odpowiedniego leczenia, czy to za pomocą samej antykoagulacji, czy też rozważenia terapii celowanych cewnikowo (trombolityki lub trombektomia mechaniczna), ogólnoustrojowych trombolityków, lub interwencji chirurgicznej.12
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.