Zespół ostrej niewydolności oddechowej
Patofizjologia i mechanizm

Zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) charakteryzuje się uszkodzeniem bariery pęcherzykowo-włośniczkowej, prowadzącym do niekardiogennego obrzęku płuc, hipoksemii i niewydolności oddechowej. Patogeneza obejmuje uszkodzenie śródbłonka i nabłonka pęcherzykowego, nasilony proces zapalny z udziałem cytokin prozapalnych (TNF-α, IL-1, IL-6), nadprodukcję reaktywnych form tlenu (ROS) oraz śmierć komórkową (apoptoza, nekroza, pyroptoza). Faza wysiękowa (6-72 h) cechuje się inaktywacją surfaktantu, tworzeniem błon szklistych i gromadzeniem płynu bogatego w białko, co prowadzi do zmniejszenia podatności płuc i zaburzeń wymiany gazowej. Faza proliferacyjna (7-21 dni) to etap naprawy z proliferacją pneumocytów typu II i usuwaniem neutrofili, jednak u części pacjentów dochodzi do włóknienia płuc, które pogarsza funkcję oddechową i może wymagać długotrwałego wsparcia wentylacyjnego.

Patofizjologia zespołu ostrej niewydolności oddechowej (ARDS)

Zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS – Acute Respiratory Distress Syndrome) to ciężka forma ostrego uszkodzenia płuc, charakteryzująca się szybko postępującą dusznością, tachypnoeą i hipoksemią spowodowaną niekardiogennym obrzękiem płuc. ARDS powstaje w wyniku złożonej reakcji zapalnej, która prowadzi do uszkodzenia bariery pęcherzykowo-włośniczkowej, gromadzenia się płynu bogatego w białko w pęcherzykach płucnych oraz upośledzenia wymiany gazowej.123

Mechanizmy uszkodzenia bariery pęcherzykowo-włośniczkowej

Kluczowym elementem patogenezy ARDS jest uszkodzenie bariery pęcherzykowo-włośniczkowej, która składa się z nabłonka pęcherzykowego i śródbłonka naczyń płucnych. W warunkach fizjologicznych bariera ta reguluje przepływ płynów i zapobiega gromadzeniu się płynu w pęcherzykach płucnych. Uszkodzenie tej bariery prowadzi do zwiększonej przepuszczalności i gromadzenia się obrzęku bogatego w białko.12

Uszkodzenie śródbłonka naczyń płucnych jest jednym z pierwszych etapów rozwoju ARDS. Wiązania VE-kadheryn, które utrzymują integralność połączeń między komórkami śródbłonka, ulegają osłabieniu, co zwiększa przepuszczalność naczyń włosowatych. Potwierdzono to w modelach mysich, gdzie wykazano ich kluczową rolę w utrzymaniu szczelności bariery.2

Bariera nabłonkowa pęcherzyków jest podobna do śródbłonkowej, ale zawiera połączenia E-kadherynowe zamiast VE-kadherynowych i jest znacznie mniej przepuszczalna. W warunkach patologicznych, migracja neutrofilów powoduje uszkodzenie nabłonka poprzez rozrywanie połączeń międzykomórkowych, indukcję apoptozy i obnażenie błony podstawnej, co ostatecznie prowadzi do zwiększonej przepuszczalności nabłonka.24

Rola procesu zapalnego w patogenezie ARDS

Proces zapalny odgrywa centralną rolę w patogenezie ARDS. Kiedy płuca zostają uszkodzone przez zakażenie, uraz czy stan zapalny, aktywowane są szlaki zapalne, które mogą pomóc w eliminacji patogenów, ale nadmierna reakcja zapalna przyczynia się do uszkodzenia pęcherzyków.1

Mechanizm zapalny rozpoczyna się od aktywacji makrofagów pęcherzykowych przez produkty mikrobiologiczne lub uszkodzenia komórkowego. Makrofagi uwalniają cytokiny i chemokiny, które rekrutują i aktywują krążące neutrofile. Te z kolei uwalniają liczne cząsteczki zapalne, które choć wspomagają zabijanie patogenów, uszkadzają również normalnie szczelną barierę pęcherzykowo-śródbłonkową.25

W ARDS obserwuje się „burzę cytokinową”, charakteryzującą się uwalnianiem licznych cytokin prozapalnych, w tym czynnika martwicy nowotworów (TNF-α), interleukiny-1 (IL-1) i IL-6. Cytokiny te aktywują szlaki sygnałowe, takie jak jądrowy czynnik-κB (NF-κB) i przekaźnik sygnału i aktywator transkrypcji 3 (STAT3), zwiększając przepuszczalność naczyń, zaburzając barierę pęcherzykowo-włośniczkową i powodując obrzęk płuc oraz ciężką hipoksemię.34

Stres oksydacyjny i uszkodzenie komórkowe

W ARDS obserwuje się nadmierne uwalnianie reaktywnych form tlenu (ROS) i reaktywnych form azotu (RNS), które indukują uszkodzenia oksydacyjne błon komórkowych i białek, zaburzając funkcję i integralność komórek. Prowadzi to do dysfunkcji bariery śródbłonkowej i nabłonkowej, zwiększonej przepuszczalności naczyń i ostatecznie obrzęku płuc.36

Nadmierne wytwarzanie ROS jest dobrze udokumentowanym czynnikiem w patogenezie i progresji ARDS. Mechanizm ochronny przed stresem oksydacyjnym obejmuje szlak czynnika jądrowego erythroid 2-related factor (Nrf2).67

Programowana śmierć komórkowa w ARDS

Śmierć komórkowa odgrywa kluczową rolę w progresji ARDS, głównie za pośrednictwem apoptozy, nekrozy i pyroptozy. Apoptoza, ściśle regulowana forma programowanej śmierci komórkowej, jest niezbędna do eliminacji uszkodzonych lub zakażonych komórek, zapobiegając rozprzestrzenianiu się stanu zapalnego. Jednak nadmierna apoptoza może upośledzić zdolność płuc do regeneracji.3

W ARDS, stres oksydacyjny i burza cytokinowa indukują apoptozę i nekrozę komórek nabłonkowych, zaburzając funkcję bariery i prowadząc do gromadzenia się płynu w pęcherzykach płucnych i późniejszego rozwoju obrzęku płuc.38

Fazy rozwoju ARDS

Faza wysiękowa

Faza wysiękowa rozpoczyna się w ciągu 6-72 godzin po zadziałaniu czynnika wywołującego, szybko postępuje i trwa około 7 dni. Charakteryzuje się ona uszkodzeniem komórek nabłonka pęcherzyków płucnych i śródbłonka naczyń włosowatych, co prowadzi do różnych skutków:910

  • Uszkodzenie błony pęcherzykowo-włośniczkowej
  • Uwalnianie cytokin prozapalnych
  • Inaktywacja surfaktantu
  • Tworzenie błon szklistych wyścielających wewnętrzne ściany pęcherzyków
  • Gromadzenie się płynu bogatego w białko w przestrzeniach śródmiąższowych i pęcherzykach płucnych1011

Utrata surfaktantu powoduje również znaczny wzrost napięcia powierzchniowego pęcherzyków płucnych, prowadząc do niestabilności pęcherzyków i niedodmy. To z kolei wpływa na funkcję płuc, prowadząc do sztywności płuc, zmniejszonej podatności płuc, zmniejszonej pojemności dyfuzyjnej, duszności i hipoksemii.9

Faza proliferacyjna

Faza proliferacyjna ARDS zwykle trwa od 7 do 21 dni. W tej fazie większość pacjentów szybko wraca do zdrowia i jest odłączana od wentylacji mechanicznej. Mimo tej poprawy, wielu pacjentów nadal doświadcza duszności, tachypnoe i hipoksemii.10

Histologicznie, pierwsze oznaki ustąpienia stanu zapalnego są często widoczne w tej fazie, z początkiem naprawy płuc, organizacją wysięków pęcherzykowych i przejściem od nacieków płucnych z przewagą neutrofilów do nacieków z przewagą limfocytów. Przeciwzapalne cytokiny ułatwiają apoptozę i usuwanie neutrofili, makrofagi usuwają szczątki komórkowe poprzez fagocytozę, pneumocyty typu II zaczynają proliferować i różnicować się w pneumocyty typu I, integralność nabłonka zostaje przywrócona, a płyn zaczyna być usuwany poprzez aktywny transport i dyfuzję.1112

Faza włóknienia

Większość pacjentów z ARDS odzyskuje funkcję płuc w ciągu 3-4 tygodni, ale niektórzy przechodzą w fazę włóknienia, która może wymagać długoterminowego wsparcia wentylacji mechanicznej i/lub suplementacji tlenem. W tej fazie dochodzi do rozległego włóknienia przewodów pęcherzykowych i przestrzeni śródmiąższowych.10

Znaczne zakłócenie architektoniki zrazików prowadzi do zmian przypominających rozedmę, z dużymi pęcherzami. Włóknienie śródbłonka w mikrokrążeniu płucnym powoduje postępującą okluzję naczyń i nadciśnienie płucne. Konsekwencje fizjologiczne obejmują zwiększone ryzyko odmy opłucnowej, zmniejszenie podatności płuc i zwiększenie przestrzeni martwej płuc.1013

Zaburzenia wymiany gazowej w ARDS

Mechanizmy hipoksemii

Konsekwencją zmian strukturalnych i histologicznych w ARDS jest upośledzenie wymiany gazowej, zwiększenie pracy oddechowej i duszność prowadząca do niewydolności oddechowej. Zalanie pęcherzyków płynem wraz z uszkodzeniem naczyń płucnych generuje całe spektrum zaburzeń stosunku wentylacji do perfuzji (VA/Q) – od obszarów o zmniejszonym stosunku wentylacji do perfuzji (VA/Q) i przecieków wewnątrzpłucnych, do wysokich VA/Q i przestrzeni martwej.2

Z uwagi na brak lub minimalną wentylację w tych obszarach, hipoksemia jest niewrażliwa na globalne zwiększenie wentylacji. Zwiększenie FiO2 może poprawić utlenowanie w regionach o niskim VA/Q, choć nie w przeciekach.214

Zastosowanie równania Bohra-Enghoffa do oszacowania przestrzeni martwej, z wartościami sięgającymi 75%, przecenia wielkość fizjologicznej przestrzeni martwej w ARDS, która występuje z powodu niedrożności naczyń i skurczu naczyń.2

Uszkodzenie klirensu płynu pęcherzykowego

Zdolność płuc do utrzymania wysoko podatnej i suchej przestrzeni powietrznej pęcherzyków dla efektywnej wymiany gazowej przy niskim koszcie pracy oddechowej zależy od wielu czynników, w tym produkcji surfaktantu i aktywnego wektorowego transportu sodu i wody z przestrzeni pęcherzykowej do przestrzeni śródmiąższowej w celu ponownego wchłonięcia do krwi lub transportu limfatycznego.2

W ARDS surfaktant jest inaktywowany, a uszkodzenie nabłonka pęcherzykowego prowadzi do utraty reabsorpcji płynu. W nieuszkodzonych płucach, wektorowy transport jonów przez nienaruszony nabłonek pęcherzykowy tworzy gradient osmotyczny, który napędza przepływ płynu z pęcherzyków do przestrzeni śródmiąższowej płuc.22

Jednak w ARDS zdolność do usuwania obrzęku pęcherzykowego jest zmniejszona, co określa się jako upośledzony klirens płynu pęcherzykowego (AFC). Ten proces dodatkowo pogłębia zmniejszoną zdolność do usuwania płynu obrzękowego z dystalnych przestrzeni powietrznych płuc.2315

Większość pacjentów z ARDS ma upośledzoną zdolność do usuwania obrzęku płucnego, co wiąże się z wyższą śmiertelnością. Kilka mechanizmów wpływa na ustąpienie obrzęku pęcherzykowego u pacjentów z ARDS, przy czym śmierć komórek nabłonka pęcherzykowego jest głównym mechanizmem.15

Sód wchodzi przez kanały apikalne, szczególnie kanał sodowy nabłonkowy (ENaC), a następnie jest wydalany do przestrzeni śródmiąższowej płuc przez Na/K-ATPazę znajdującą się po stronie podstawno-bocznej. Ten proces generuje zlokalizowany gradient osmotyczny, który ułatwia reabsorpcję wody z płynu obrzękowego w przestrzeniach powietrznych płuc.15

Rola różnych typów komórek w patogenezie ARDS

Rola makrofagów i neutrofilów

Makrofagi pęcherzykowe odgrywają kluczową rolę w inicjacji i regulacji odpowiedzi zapalnej w ARDS. W przebiegu ARDS makrofagi pęcherzykowe istnieją w dynamicznej równowadze między prozapalnym stanem M1 a przeciwzapalnym stanem M2.8

Podtyp M1 jest indukowany przez prozapalne cytokiny Th1, takie jak IFN-γ, a także LPS. Następnie reaguje wydzielaniem IL-1, IL-12, TNF i indukowalnej syntazy tlenku azotu. Natomiast podtyp M2 jest indukowany przez cytokiny Th2 IL-4 i IL-13 i wydziela przeciwzapalną IL-10.8

Badania kliniczne pacjentów z bezpośrednim i pośrednim ARDS potwierdziły, że stan utrzymującego się napływu monocytów pozytywnie koreluje z ciężkością niewydolności oddechowej, na co wskazuje wyższy wskaźnik utlenowania.8

Neutrofile odgrywają kluczową rolę w patogenezie ARDS. Po aktywacji, neutrofile zaczynają fagocytozę i degranulację elastazy neutrofilowej, mieloperoksydazy, reaktywnych form tlenu (ROS) i neutrofilowych pułapek zewnątrzkomórkowych (NETs), które pomagają w usuwaniu patogenów wirusowych, bakteryjnych lub grzybiczych.8

Proces netozy odnosi się do specyficznego dla neutrofili procesu śmierci komórkowej, w którym NETS są rozmieszczane w celu unieruchomienia i zabicia patogenów, jednocześnie przyspieszając własną śmierć. W ostrej niewydolności płuc związanej z transfuzją (TRALI), aktywowane płytki krwi indukują tworzenie NETs, promując koagulację i tworzenie skrzeplin w płucach.815

Rola komórek śródbłonka i nabłonka

W ARDS, uszkodzenie i dysfunkcja komórek śródbłonka (EC) są kluczowe w zaburzeniu bariery pęcherzykowo-włośniczkowej, prowadząc do poważnych konsekwencji patologicznych. Uszkodzenie lub degeneracja białek ścisłych połączeń przyspiesza przerwanie bariery śródbłonkowej i odgrywa istotną rolę w nadprzepuszczalności podczas ARDS.15

Osocze od pacjentów z ciężkim COVID-19 ARDS może zaburzać integralność bariery śródbłonkowej pierwotnych ludzkich komórek śródbłonka mikrowaskularnego płuc in vitro, co objawia się zmniejszonym oporem śródbłonka mierzonym przez elektryczne wykrywanie impedancji komórek (ECIS), przeznabłonkowy opór elektryczny (TEER) i utratę okluzji.15

Po zniszczeniu śródbłonka naczyń włosowatych płuc, płyn zawierający białko i białe krwinki przepływa do pęcherzyków płucnych, powodując rozlane zapalenie płuc i koagulację. Czerwone krwinki (RBC) również przekraczają śródbłonek naczyń włosowatych płuc i mogą być znajdowane w pęcherzykach płucnych pacjentów z ARDS. Liza czerwonych krwinek w przestrzeniach wewnątrznaczyniowych i pęcherzykowych prowadzi do uwolnienia wolnej hemoglobiny (CFH), co jest szkodliwe.15

Mechanizm uszkodzenia CFH w zespole ostrej niewydolności oddechowej może być specyficznie pośredniczony przez wiązanie z receptorami powierzchniowymi nabłonka pęcherzykowego, ponieważ badania in vitro wykazały, że suplementacja przeciwutleniaczami lub chelatorami żelaza nie zmieniała efektu methemoglobiny. Dodatkowo, hemoglobina zwiększała adhezję leukocytów do śródbłonka i aktywowała komórki śródbłonka mikrowaskularnego płuc poprzez sygnalizację TLR4 w warunkach zapalnych i hemolitycznych.15

Złożone interakcje molekularne w patogenezie ARDS

Immunozapalenie i immunotromboza

Immunozapalenie, początkowa odpowiedź immunologiczna, która prowadzi do zapalenia i inicjuje błędne koło odpowiedzi immunologicznej i zapalenia, jest ściśle związane z molekularną patogenezą ARDS. W ARDS wywołanym zakażeniem, odpowiedzi immunologiczne, w tym wrodzone i adaptacyjne odpowiedzi immunologiczne, są najpierw aktywowane przez patogeny.15

Jednak w niezakaźnym ARDS, uszkodzenie komórek nabłonka pęcherzykowego, aktywacja śródbłonka płucnego i odpowiedzi makrofagów pęcherzykowych mogą rekrutować neutrofile i komórki NK, a także monocyty, takie jak makrofagi i komórki dendrytyczne, z krążenia, inicjując odpowiedź immunologiczną podczas ARDS. Aktywna odpowiedź immunologiczna ostatecznie prowadzi do zaburzeń immunologicznych u pacjentów z ARDS, dodatkowo promując odpowiedź zapalną poprzez podobne komórki efektorowe zarówno w immunologicznych, jak i zapalnych etiologiach.15

Aktywacja adaptacyjnego układu odpornościowego w ARDS obejmuje limfocyty T, limfocyty B, komórki prezentujące antygen (APC) i kilka wpływowych czynników, takich jak dopełniacz. Kilka kluczowych szlaków sygnałowych jest zaangażowanych w immunozapalenie podczas ARDS, w tym makrofagi i komórki śródbłonka. IL33-STAT3-MMP2/9 odgrywa ważną rolę w polaryzacji makrofagów z fenotypu przeciwzapalnego (M2) do fenotypu prozapalnego (M1), indukując ALI i zapalenie płuc wywołane lipopolisacharydem (LPS). Polaryzacja makrofagów dodatkowo prowadzi do uszkodzenia śródbłonka.15

Immunotromboza, interakcja między układem krzepnięcia a wrodzonym układem odpornościowym po infekcji, jest pojawiającym się mechanizmem patogennym w ARDS, szczególnie w CARDS. Neutrofile, makrofagi i inne efektory są zaangażowane w wrodzoną odpowiedź immunologiczną, a płytki krwi są głównymi komórkami zaangażowanymi w immunotrombozę i sygnalizację dopełniacza.15

Układ dopełniacza uczestniczy w procesie immunotrombozy w CARDS. Zgłoszono, że aktywacja dopełniacza jest związana ze zwiększoną aktywnością zakrzepową, a blokada C5aR1 może złagodzić trombogenność zależną od płytek krwi w sposób zależny od neutrofilowych pułapek zewnątrzkomórkowych (NET) w ARDS. Zwiększone tworzenie NET jest związane z mikroskrzeplinami i akumulacją płytek krwi w krążeniu płucnym, wskazując, że NETs promują immunotrombozę w ARDS.15

Dodatkowo, aktywacja śródbłonka odgrywa kluczową rolę w immunotrombozie i nieprawidłowym krzepnięciu, ponieważ podwyższone poziomy glikoprotein pochodzących ze śródbłonka wykryto u pacjentów z ARDS z grupą krwi A i są one związane ze zwiększonym ryzykiem rozsianego wykrzepiania wewnątrznaczyniowego.15

Szlaki sygnałowe i molekularne w ARDS

Patofizjologia ARDS jest związana z dysfunkcją regulacji zapalenia, uszkodzeniem pęcherzykowo-włośniczkowym, upośledzonym klirensem płynu pęcherzykowego i stresem oksydacyjnym. Zasadniczo, te zespoły odzwierciedlają ciężkie uszkodzenie prowadzące do dysfunkcji bariery pęcherzykowo-włośniczkowej, upośledzonego AFC i uszkodzenia oksydacyjnego z powodu niekontrolowanych ostrych odpowiedzi zapalnych.6

Niezdolność do wchłaniania płynu obrzękowego pęcherzykowego znacząco przyczynia się do zwiększonej śmiertelności w ARDS. Stres oksydacyjny, wynikający z produkcji reaktywnych form tlenu (ROS), odgrywa ważną rolę w progresji ARDS i uszkodzeniu płuc. Nadmierne wytwarzanie ROS jest dobrze ustalone jako przyczyna patogenezy i progresji ARDS.6

Ze względu na ogólnoustrojowe i płucne immunozapalenie i immunotrombozę podczas ARDS, a także późniejsze przerwanie bariery pęcherzykowo-włośniczkowej, wykazano, że różnorodne patologiczne zmiany komórkowe, w tym różne rodzaje śmierci komórkowej, starzenie komórkowe i dysfunkcja komórkowa, występują w uszkodzonej tkance płucnej. Potencjalny mechanizm leżący u podstaw obejmuje zakłócenie funkcji wewnątrzkomórkowych, takich jak nadmierne gromadzenie się ROS, dysfunkcja siateczki śródplazmatycznej i dysfunkcja mitochondriów.15

Heterogenność ARDS

ARDS wykazuje kliniczną heterogenność. Można go podzielić na subfenotypy w oparciu o cechy kliniczne, przyczyny uszkodzenia płuc, efektywne biomarkery lub zmienne kliniczne i biologiczne. Ta heterogenność może wyjaśniać brak korzyści obserwowanych w większości randomizowanych badań klinicznych oceniających różne strategie leczenia.1512

Dokładna klasyfikacja subfenotypowa ARDS poprawi wyniki kliniczne. Odpowiedź subfenotypów na wentylację mechaniczną była testowana w kilku badaniach klinicznych. Pacjenci zrandomizowani do strategii wysokiego vs. niskiego PEEP mieli wskaźniki śmiertelności wynoszące 24% i 16% dla subfenotypu hipozapalnego, odpowiednio, w porównaniu z 42% i 51%, odpowiednio, dla subfenotypu hiperzapalnego.15

Lepsze zrozumienie różnorodności czynników, które mogą stać za tymi fenotypami, jest częścią podejścia „medycyny precyzyjnej” do ARDS, gdzie kluczową rolę odgrywają dziedziny metabolomiki i epigenetyki.12

Podsumowanie

Patogeneza ARDS obejmuje złożone interakcje między różnymi mechanizmami komórkowymi i molekularnymi, prowadzące do znaczącej heterogenności klinicznej i zróżnicowanych odpowiedzi na leczenie. Główne zmiany patofizjologiczne obejmują uszkodzenie bariery pęcherzykowo-włośniczkowej, nasiloną reakcję zapalną, stres oksydacyjny, zaburzenia koagulacji oraz dysfunkcję klirensu płynu pęcherzykowego. Wszystkie te procesy prowadzą do rozwoju niekardiogennego obrzęku płuc, hipoksemii i ostatecznie niewydolności oddechowej.15

Zrozumienie złożonych mechanizmów patofizjologicznych ARDS jest kluczowe dla opracowania nowych strategii terapeutycznych, które mogą przyczynić się do zmniejszenia wysokiej śmiertelności związanej z tym zespołem. Dalsze badania są niezbędne, aby przełożyć te odkrycia na skuteczne interwencje kliniczne i spersonalizowane podejścia do leczenia ARDS, co ostatecznie doprowadzi do lepszych wyników dla pacjentów cierpiących na ten zespół.1516

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.

  1. 12.04.2026
  2. www.leksykon.com.pl

Materiały źródłowe

  • #1 Pathogenesis of Acute Respiratory Distress Syndrome
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7060969/
    Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) is a syndrome of acute respiratory failure caused by non-cardiogenic pulmonary edema. […] It is critical to study the molecular and physiologic mechanisms that cause ARDS in order to improve our understanding of this syndrome and reduce mortality. […] The goal of this review is to describe our current understanding of the pathogenesis and pathophysiology of ARDS. […] When the lung is injured by infection, trauma, or inflammatory conditions, inflammatory pathways are activated. […] The inflammatory response can aid in pathogen clearance, but excess inflammation can also contribute to alveolar damage specifically greater endothelial and epithelial permeability resulting in the accumulation of protein-rich alveolar edema fluid. […] In addition to excessive inflammation in ARDS, another central pathophysiologic derangement is the disruption of the lung microvascular barrier due to increased endothelial and epithelial permeability.
  • #2 Pathophysiology of Acute Respiratory Distress Syndrome and COVID-19 Lung Injury
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8162817/
    The pathophysiology of acute respiratory distress syndrome (ARDS) is marked by inflammation-mediated disruptions in alveolar-capillary permeability, edema formation, reduced alveolar clearance and collapse/derecruitment, reduced compliance, increased pulmonary vascular resistance, and resulting gas exchange abnormalities due to shunting and ventilation-perfusion mismatch. […] Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a complex syndrome of acute lung injury leading to noncardiogenic pulmonary edema from many causes that is heterogenous in its clinical presentation and associated with a 40% mortality rate. Extensive work since its initial description in 1967 has elucidated biological pathways causing the many physiologic changes of alveolar collapse/derecruitment, reduced lung compliance, greater pulmonary vascular resistance, and gas exchange impairment that can be compounded by patient’s own ventilatory response or assisted ventilatory support, due to regional heterogeneity of the underlying lung injury.
  • #2 Pathogenesis of Acute Respiratory Distress Syndrome
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7060969/
    The importance of VE-cadherin bonds has been confirmed in mouse models. […] In sum, the inflammatory-induced damage to lung endothelium results in increased capillary permeability, and thus leads to pulmonary edema formation. […] The alveolar epithelial barrier is similar to its endothelial counterpart, but has E-cadherin junctions instead of VE-cadherin junctions and it is substantially less permeable. […] Under pathologic conditions, neutrophil migration causes epithelial injury by disrupting intercellular junctions and causing apoptosis and denudation, ultimately resulting in increased epithelial permeability. […] In ARDS, the osmotic gradient is disrupted and AFC is reduced, further compounding the decreased capacity to remove edema fluid from the distal airspaces of the lung. […] In the uninjured lung, vectorial ion transport across the intact alveolar epithelial layer creates an osmotic gradient that drives fluid from the alveoli into the lung interstitium.
  • #2 Pathophysiology of Acute Respiratory Distress Syndrome and COVID-19 Lung Injury
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8162817/
    It is useful to briefly review the pathogenesis of lung injury and repair in ARDS to understand its effects on physiology. Injury begins with activation of alveolar macrophages by microbial or cell injury products, which are locally derived in primary lung injury (pulmonary ARDS) or systemically derived (extrapulmonary ARDS). Cytokine/chemokine release by macrophages recruits and activates circulating neutrophils, which release myriad inflammatory molecules. Although assisting with pathogen killing, they also injure the normally tight alveolar endothelialepithelial barrier consisting of adherent cell-cell contacts and glycocalyx linings. […] As a result of loss of the normal low permeability characteristics, the alveolar space fills with an inflammatory cell-rich proteinaceous edema fluid (exudative phase of ARDS), a prime determinant of lung injury severity, alveolar collapse, and derecruitment.
  • #2 Pathophysiology of Acute Respiratory Distress Syndrome and COVID-19 Lung Injury
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8162817/
    The consequences of the above changes to alveolar structure and histology are gas exchange impairment, increased work breathing, and dyspnea leading to respiratory failure. Alveolar flooding along with pulmonary vascular injury generates the entire spectrum of VA/Q abnormalities from areas with reduced ventilation-to-perfusion (VA/Q) ratios and intrapulmonary shunting to high VA/Q ratios and dead space. […] Given little or no ventilation to these areas, arterial hypoxemia is insensitive to global increases in ventilation. Increased Fio2 can improve oxygenation in low VA/Q regions, though not in shunts. […] The use of the BohrEnghoff equation to estimate dead space with values as high as 75% overestimates the magnitude of physiologic dead space in ARDS occurring from vascular obstruction and vasoconstriction.
  • #2 Pathophysiology of Acute Respiratory Distress Syndrome and COVID-19 Lung Injury
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8162817/
    Nonetheless, a rising CO2 dead space may be associated with increased vascular resistance and right heart dysfunction indicative of vascular obstruction. […] The ability of the lung to maintain a highly compliant and dry alveolar air space for efficient gas exchange at a low work of breathing cost depends upon a number of factors, including surfactant production and active vectorial alveolar epithelial sodium and water transport from the alveolar space into the interstitium for reuptake into the blood or lymphatic transport. […] In ARDS, the surfactant is inactivated, and alveolar epithelial injury leads to loss of fluid reabsorption. […] The role of lung injury while on positive pressure ventilation is the best studied. Positive pressure ventilation along with PEEP reduces the work of breathing and prevents atelectasis of nearly collapsed lung units to improve gas exchange.
  • #3 Pathophysiological mechanisms of ARDS: a narrative review from molecular to organ-level perspectives | Respiratory Research | Full Text
    https://respiratory-research.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12931-025-03137-5
    Acute respiratory distress syndrome (ARDS) remains a life-threatening pulmonary condition with persistently high mortality rates despite significant advancements in supportive care. Its complex pathophysiology involves an intricate interplay of molecular and cellular processes, including cytokine storms, oxidative stress, programmed cell death, and disruption of the alveolar-capillary barrier. These mechanisms drive localized lung injury and contribute to systemic inflammatory response syndrome and multiple organ dysfunction syndrome. […] The pathogenesis of ARDS is highly complex, with dysregulated inflammation and epithelial barrier dysfunction at the core of its pathology. Therefore, a thorough and systematic examination of the pathophysiological mechanisms underlying ARDS is crucial for enhancing clinical outcomes.
  • #3 Pathophysiological mechanisms of ARDS: a narrative review from molecular to organ-level perspectives | Respiratory Research | Full Text
    https://respiratory-research.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12931-025-03137-5
    This review examines inflammatory markers, metabolic reprogramming, oxidative stress, and immune dysregulation, highlighting how these molecular and cellular processes converge to drive organ-level effects. It further elucidates how these interconnected pathways contribute to the onset, progression, and organ dysfunction associated with ARDS through intricate signaling networks. […] The cytokine storm is characterized by the release of numerous pro-inflammatory cytokines, including tumor necrosis factor- (TNF-), Interleukin-1 (IL-1), and IL-6. These cytokines activate signaling pathways such as nuclear factor-B (NF-B) and signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3), increasing vascular permeability, disrupting the alveolar-capillary barrier, and resulting in pulmonary edema and severe hypoxemia.
  • #3 Pathophysiological mechanisms of ARDS: a narrative review from molecular to organ-level perspectives | Respiratory Research | Full Text
    https://respiratory-research.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12931-025-03137-5
    In ARDS, the excessive release of ROS and RNS induces oxidative damage to cell membranes and proteins, compromising cellular function and integrity, which results in endothelial and epithelial barrier dysfunction, heightened vascular permeability, and, ultimately, pulmonary edema. […] Cell death is pivotal in the progression of ARDS, primarily mediated through apoptosis, necrosis, and pyroptosis. Apoptosis, a tightly regulated form of programmed cell death, is essential for eliminating damaged or infected cells, thereby preventing the spread of inflammation; however, excessive apoptosis can impair the lungs reparative capacity. […] In ARDS, EC injury and dysfunction are crucial in compromising the alveolar-capillary barrier, resulting in severe pathological consequences. […] Oxidative stress and cytokine storms induce apoptosis and necrosis in epithelial cells, compromising barrier function and resulting in fluid accumulation within the alveoli and the subsequent development of pulmonary edema.
  • #3 Pathogenesis of Acute Respiratory Distress Syndrome
    https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7060969/
    However, in the setting of ARDS, the capacity to remove alveolar edema fluid is reduced, which is termed impaired alveolar fluid clearance (AFC). […] Ultimately, resolution of ARDS requires repair of the endothelial and epithelial barriers to allow for effective reabsorption of the alveolar edema fluid, as well as removal of inflammatory cells and cytokines from the airspaces and the lung interstitium. […] The study of novel therapeutic strategies, including cell-based MSC treatment, has further refined our understanding of ARDS pathophysiology, and may offer promising new treatment options for this condition.
  • #4 Acute Respiratory Distress Syndrome – Pulmonary Pathophysiology for Pre-Clinical Students
    https://pressbooks.lib.vt.edu/pulmonarypathophysiology/chapter/acute-respiratory-distress-syndrome/
    Learning objectives Describe the pathogenesis and pathophysiology of acute respiratory distress syndrome (ARDS). […] So let us look at the pathophysiological processes underlying what is now universally known as ARDS. […] Regardless of the insults route or indeed form, the ensuing pathological events are similar and lead to the same alteration of the lungs. What is initiated is a defensive inflammatory response, and what results is vascular endothelial and alveolar epithelial damage and a leaky alveolar capillary membrane. […] The injury causes release of inflammatory cytokines, and tumor necrosis factor, interleukin (IL)-1, IL-6, and IL-8 have been shown to be particularly involved in ARDS. […] The neutrophils, however, begin to release toxic mediators, but rather than resolve the underlying, initial problem, the released reactive oxygen species and proteases disrupt the capillary endothelium and the alveolar epithelium.
  • #5 Acute respiratory distress syndrome (ARDS) : Virtual Library
    https://resources.wfsahq.org/atotw/acute-respiratory-distress-syndrome-ards/
    First described in 1967, ARDS is a process of hypoxaemic respiratory failure associated with non-cardiogenic pulmonary oedema. It is the result of diffuse inflammatory damage to the alveoli and pulmonary capillaries from a range of local or systemic insults. ARDS is often associated with multiple organ dysfunction and carries a high mortality and financial cost. […] In those that do there are said to be three overlapping phases: an inflammatory phase, a proliferative phase and a fibrotic phase caused by the subsequent reparative response. Patients with ARDS/ALI do not have to progress through all three phases as resolution can occur at any point. However, the severest form of ARDS will progress to the fibrotic phase. […] Neutrophils accumulate in the capillaries, interstitial tissue and airspaces, and cause cell damage through the production of free radicals, inflammatory mediators and proteases. However neutrophils are not the only cell type involved as ARDS does occur in neutropenic patients. Cytokines (most importantly TNF-, IL-1 IL-6 and IL-8) are also released by endothelial and immune cells and promote similar microvascular damage. The result is leakage of fluid and plasma proteins into the alveoli and interstitial tissues (non-cardiogenic pulmonary oedema), while at the same time the plasma proteins denature alveolar surfactant causing alveolar collapse. This creates hypoxia as the fluid-filled alveoli shunt blood. Shunt is created when areas of lung receive a blood supply but are unable to oxygenate it (in this case by creating a diffusion barrier.)
  • #6 Signaling pathways and potential therapeutic targets in acute respiratory distress syndrome (ARDS) | Respiratory Research | Full Text
    https://respiratory-research.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12931-024-02678-5
    The pathophysiology of ARDS is complex, involving dysregulation of inflammation, alveolar-capillary injury, impaired alveolar fluid clearance and oxidative stress. […] Essentially, these syndromes reflect severe injury resulting in dysfunction of the alveolar-capillary barrier, impaired AFC, and oxidative injury due to unregulated acute inflammatory responses. […] The failure to absorb alveolar edema fluid significantly contributes to increased mortality in ARDS. […] Oxidative stress, resulting from the production of reactive oxygen species (ROS), plays an important role in ARDS progression and lung injury. […] The excessive generation of ROS is well-established to be causative in the pathogenesis and progression of ARDS. […] The current understanding is that the protective mechanism involves the nuclear factor erythroid 2-related factor (Nrf2) pathway against oxidative stress.
  • #7 Pathophysiology and Treatment of Acute Respiratory Distress Syndrome | Encyclopedia MDPI
    https://encyclopedia.pub/entry/52639
    Specifically, activated neutrophils contribute to tissue damage by releasing cytotoxic agents, including granular enzymes, pro-inflammatory cytokines, bioactive lipids, and reactive oxygen species (ROS). […] The acute phase, referred to as the exudative stage, typically spans from hours to the first week after the injury onset. During this stage, a cascading inflammatory response is activated, leading to an influx of neutrophils, a phenomenon that results in the disruption of the alveolar epithelial and endothelial barriers, and consequently, protein-rich edema in the interstitium and alveolar spaces. […] To gain a deeper understanding of the intricate pathophysiology of ARDS and to develop novel therapeutic strategies, researchers have extensively utilized controlled experimental models to mimic clinical syndromes.
  • #8 Insights into the immuno-pathogenesis of acute respiratory distress syndrome
    https://atm.amegroups.org/article/view/29655/25958
    During the disease course of ARDS, AMs exist in a dynamic balance between pro-inflammatory M1 and anti-inflammatory M2 polarized states. […] Clinical studies of patients with direct and indirect ARDS reaffirmed that a state of sustained monocyte influx positively correlates with severity of respiratory failure as indicated by the higher oxygenation index. […] The M1 subtype is induced by proinflammatory TH1 cytokines, such as IFN- as well as LPS. It then responds with the secretion of IL-1, IL-12, TNF and inducible nitric oxide synthase. In contrast, the M2 subtype is induced by TH2 cytokines IL-4 and IL-13 and secretes anti-inflammatory IL-10. […] Neutrophils subsequently begin phagocytosis and degranulation of neutrophil elastase, myeloperoxidase, reactive oxygen species (ROS) and neutrophil extracellular traps (NETs) which assist in clearance of viral, bacterial or fungal pathogens. Netosis refers to a neutrophil specific cell death process whereby NETS are deployed to immobilize and kill pathogens while precipitating its own death.
  • #9 Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) | Concise Medical Knowledge
    https://www.lecturio.com/concepts/acute-respiratory-distress-syndrome/
    Acute respiratory distress syndrome is characterized by the sudden onset of hypoxemia and bilateral pulmonary edema. […] The underlying mechanism and histologic correlate is diffuse alveolar damage (DAD). […] Diffuse alveolar damage involves damage to the endothelial and alveolar epithelial cells and is associated with inflammation and the development of hyaline membranes lining the inner alveolar walls. […] Acute respiratory distress syndrome begins with an initial injury to the pneumocytes and pulmonary endothelium, which starts a chain reaction of increasing inflammation and pulmonary damage that can have an uneven/patchy distribution. […] The exudative phase starts within 6-72 hours after an eliciting risk factor, progresses rapidly, and lasts about 7 days. […] Destruction of alveolar epithelial cells and capillary endothelial cells produces numerous effects: damage to the alveolar capillary membrane, release of pro-inflammatory cytokines, inactivation of the surfactant, and formation of hyaline membranes that line the inner alveolar walls.
  • #9 Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) | Concise Medical Knowledge
    https://www.lecturio.com/concepts/acute-respiratory-distress-syndrome/
    Loss of surfactant also results in a large increase in the surface tension of alveoli, leading to alveolar instability and atelectasis. […] The effects on lung function include stiff lungs, reduced lung compliance, reduced diffusing capacity, shortness of breath, and hypoxemia. […] Acute respiratory distress syndrome is clinically diagnosed using the Berlin diagnostic criteria. […] The diagnosis requires the presence of a known clinical risk factor (e.g., pneumonia, trauma, sepsis), or hydrostatic edema is ruled out via imaging when a risk factor is absent. […] Acute respiratory distress syndrome is a serious condition that is usually associated with high mortality and morbidity. […] Direct lung injuries result in twice the number of mortalities compared to indirect causes of lung injury.
  • #10 Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) – Creative Med Doses
    https://creativemeddoses.com/topics-list/acute-respiratory-distress-syndrome-ards/
    Acute Respiratory Distress Syndrome has three phases: exudative, proliferative, and fibrotic. All of them have characteristic clinical and pathologic features. […] In this phase, alveolar capillary endothelial cells and type I pneumocytes (alveolar epithelial cells) are injured, and tight alveolar barrier is damaged giving away the entry to fluid and macromolecules. The protein rich edema fluid accumulates in the interstitial and alveolar spaces. Pro-inflammatory cytokines are increased in this acute phase, leading to the recruitment of leukocytes (especially neutrophils) into the pulmonary interstitium and alveoli. There is plasma proteins aggregation in air spaces with cellular debris and dysfunctional pulmonary surfactant to form hyaline membrane whorls. Alveolar edema predominantly involves dependent portions of the lung with diminished aeration. Collapse of large sections of dependent lung can contribute to decreased lung compliance. It causes intrapulmonary shunting and hypoxemia develop and the work of breathing increases, leading to dyspnea.
  • #10 Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) – Creative Med Doses
    https://creativemeddoses.com/topics-list/acute-respiratory-distress-syndrome-ards/
    This phase of ARDS usually lasts from day 7 to day 21. Most patients recover rapidly and are liberated from mechanical ventilation during this phase. Despite this improvement, many patients still experience dyspnea, tachypnea, and hypoxemia. Histologically, the first signs of resolution are often evident in this phase, with the initiation of lung repair, the organization of alveolar exudates, and a shift from neutrophil- to lymphocyte-predominant pulmonary infiltrates. […] Most patients with ARDS recover lung function within 34 weeks, very few progresses into fibrotic phase that may require long-term support on mechanical ventilators and/or supplemental oxygen. There is extensive alveolar-duct and interstitial fibrosis. Marked disruption of acinar architecture leads to emphysema-like changes, with large bullae. Intimal fibroproliferation in the pulmonary microcirculation causes progressive vascular occlusion and pulmonary hypertension. The physiologic consequences include an increased risk of pneumothorax, reductions in lung compliance, and increased pulmonary dead space.
  • #11 Acute Respiratory Distress Syndrome: Diagnosis and Management | AAFP
    https://www.aafp.org/pubs/afp/issues/2020/0615/p730.html
    Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is noncardiogenic pulmonary edema that manifests as rapidly progressive dyspnea, tachypnea, and hypoxemia. […] ARDS is thought to occur when a pulmonary or extrapulmonary insult causes the release of inflammatory mediators, promoting inflammatory cell accumulation in the alveoli and microcirculation of the lung. Inflammatory cells damage the vascular endothelium and alveolar epithelium, leading to pulmonary edema, hyaline membrane formation, decreased lung compliance, and decreased gas exchange. […] ARDS progresses through several phases after a direct pulmonary or indirect extrapulmonary insult. In the exudative phase, which may last seven to 10 days, alveolar macrophages secrete mediators that lead to accumulation of inflammatory cells in the lung. This accumulation, in combination with neutrophil and alveolar epithelial cell activation, leads to tissue injury. Inflammatory cells migrate across the vascular endothelial and alveolar epithelial surfaces and proinflammatory mediators and chemokines are released, leading to pathologic vascular permeability, gaps in the alveolar epithelial barrier, and necrosis of types I and II alveolar cells.
  • #11 Acute Respiratory Distress Syndrome: Diagnosis and Management | AAFP
    https://www.aafp.org/pubs/afp/issues/2020/0615/p730.html
    The proliferative phase begins the process of lung repair over the next two to three weeks. Anti-inflammatory cytokines deactivate inciting neutrophils, which then undergo apoptosis and phagocytosis. Type II alveolar cells proliferate and differentiate into type I cells, reestablishing the integrity of the epithelial lining. […] The fibrotic phase, which does not occur in all patients, is characterized by ongoing inflammation, extensive basement membrane damage, persistent edema, intra-alveolar and interstitial fibrosis, and microvascular damage.
  • #12 Acute Respiratory Distress Syndrome; A Review of Recent Updates and a Glance into the Future
    https://www.mdpi.com/2075-4418/13/9/1528
    The proliferative phase takes place over the following days to weeks and is the body’s way of “recalibrating” itself to repair. Anti-inflammatory cytokines facilitate neutrophil apoptosis and clearance, macrophages clear cellular debris via phagocytosis, type 2 pneumocytes begin to proliferate and differentiate into type 1 pneumocytes, the integrity of the epithelium is reestablished, and fluid begins to be cleared via active transport and diffusion. […] The fibrotic stage of ARDS and what leads to it taking place in only some patients has yet to be understood. […] Understanding the heterogeneity of ARDS has been the subject of research. This “phenotyping” and “sub-phenotyping” of ARDS was demonstrated in randomized controlled trials by the National Institutes of Health–National Heart, Lung, and Blood Institute (NIH–NHLBI) ARDS Network, where they showed that one phenotype had worse clinical outcomes associated with more severe inflammation, shock, and metabolic acidosis when compared to the other phenotype they had in their study.
  • #12 Acute Respiratory Distress Syndrome; A Review of Recent Updates and a Glance into the Future
    https://www.mdpi.com/2075-4418/13/9/1528
    Better understanding of a variety of factors that could be behind these phenotypes is a part of the “precision medicine” approach to ARDS, with the fields of metabolomics and epigenetics playing crucial roles. […] The pathogenesis of ARDS is characterized by neutrophil-dependent lung injury. Neutrophil accumulation results in endothelial injury coupled with alveolar epithelial damage leading to alveolar edema.
  • #13 The maximum expression of hypoxia and hypoventilation: Acute respiratory distress syndrome | Revista Médica del Hospital General de México
    https://www.elsevier.es/en-revista-revista-medica-del-hospital-general-325-avance-resumen-the-maximum-expression-hypoxia-hypoventilation-S0185106317300240
    The third and final phase is the fibrotic phase, which occurs inconsistently and consists of failure to remove collagen and alveolar remodelling, which was established at the start of the injury, combined with the development of cystic changes, thereby limiting functional recovery. […] Diffuse alveolar damage is the pathognomonic pathological finding in ARDS. It is defined by the presence of hyaline membrane and may be detected through lung biopsy and autopsy. However, it is non-specific and may occur in the absence of acute respiratory distress syndrome, just as ARDS may occur in the absence of diffuse alveolar damage.
  • #14 Pathophysiology of acute respiratory distress syndrome – Wikipedia
    https://en.wikipedia.org/wiki/Pathophysiology_of_acute_respiratory_distress_syndrome
    Fluid accumulation in the lungs and decreased surfactant production by type II pneumocytes may cause whole air sacs to collapse or to completely fill with fluid. This loss of aeration contributes further to the right-to-left shunt in ARDS. […] In ARDS, a lung right-to-left shunting occurs within the lungs since some blood from the right side of the heart will enter capillaries which cannot exchange gas with damaged air sacs that are full of fluid and debris from ARDS. […] As the loss of aeration and the underlying disease progress, the end tidal volume grows to a level incompatible with life. Thus, mechanical ventilation is initiated to relieve muscles responsible for supporting breathing (respiratory muscles) of their work and to protect the affected person’s airway. However, mechanical ventilation may constitute a risk factor for the development or the worsening of ARDS. […] This form of stress is thought to be applied by the transpulmonary pressure (gradient) generated by the ventilator or, better, its cyclical variations.
  • #15 Advances in acute respiratory distress syndrome: focusing on heterogeneity, pathophysiology, and therapeutic strategies | Signal Transduction and Targeted Therapy
    https://www.nature.com/articles/s41392-025-02127-9
    The mechanism of CFH injury in acute respiratory distress syndrome may be specifically mediated through targeted cell surface receptor binding on the alveolar epithelium, as an in vitro study demonstrated that supplementation with antioxidants or iron chelators did not alter the effect of methemoglobin. Additionally, hemoglobin increased leukocyte-endothelial adhesion and activated lung microvascular endothelial cells through TLR4 signaling under inflammatory and hemolytic conditions. […] Most patients with ARDS had impaired ability to clear pulmonary edema, which was associated with a higher mortality rate. Several mechanisms influence the resolution of alveolar edema in patients with ARDS, with the death of alveolar epithelial cells being the primary mechanism. Sodium enters through apical channels, especially the epithelial sodium channel (ENaC), and is then expelled into the lung interstitium by the Na/K-ATPase situated on the basolateral side. This process generates a localized osmotic gradient that facilitates the reabsorption of the water content from the edema fluid within the airspaces of the lungs.
  • #15 Advances in acute respiratory distress syndrome: focusing on heterogeneity, pathophysiology, and therapeutic strategies | Signal Transduction and Targeted Therapy
    https://www.nature.com/articles/s41392-025-02127-9
    The activation of the adaptive immune system in ARDS involves T lymphocytes, B lymphocytes, antigen-presenting cells (APCs), and several influential factors, such as complement. […] Several key signaling pathways are involved in immunoinflammation during ARDS, including macrophages and endothelial cells. IL33-STAT3-MMP2/9 is reported to play an important role in macrophage polarization from anti-inflammatory phenotype (M2) to proinflammatory phenotype (M1), thus inducing lipopolysaccharide (LPS)-induced ALI and pulmonary inflammation. Macrophage polarization further leads to endothelial injury. […] Immunothrombosis, the interaction between the coagulation system and the innate immune system after infection, is an emerging pathogenic mechanism in ARDS, especially in CARDS. Neutrophils, macrophages, and other effectors are involved in the innate immune response, and platelets are the primary cells involved in immunothrombosis and complement signaling. The complement system participates in the immunothrombosis process in CARDS. Complement activation has been reported to be associated with enhanced thrombotic activity, and blockade of C5aR1 can alleviate platelet-mediated thrombogenicity in a neutrophil extracellular trap (NET)-dependent manner in ARDS. Increased NET formation is associated with microthrombus and platelet accumulation in the pulmonary circulation, indicating that NETs promote immunothrombosis in ARDS.
  • #15 Advances in acute respiratory distress syndrome: focusing on heterogeneity, pathophysiology, and therapeutic strategies | Signal Transduction and Targeted Therapy
    https://www.nature.com/articles/s41392-025-02127-9
    The impairment or degeneration of tight junction proteins is thought to accelerate endothelial barrier disruption and play a vital role in hyperpermeability during ARDS. Plasma from severe COVID-19 ARDS patients could impair the endothelial barrier integrity of primary human pulmonary microvascular endothelial cells in vitro, as indicated by decreased endothelial resistance measured by electrical cell impedance sensing (ECIS), transendothelial electrical resistance (TEER) and loss of occludin. […] After the pulmonary capillary endothelium was destroyed, proteinaceous fluid and white blood cells flew into the alveolus, causing diffuse lung inflammation and coagulation. Red blood cells (RBCs) also crossed the pulmonary capillary endothelium and could be found in the alveoli of patients with ARDS. Lysis of RBCs within the intravascular and alveolar spaces results in the release of cell-free hemoglobin (CFH), which was harmful.
  • #15 Advances in acute respiratory distress syndrome: focusing on heterogeneity, pathophysiology, and therapeutic strategies | Signal Transduction and Targeted Therapy
    https://www.nature.com/articles/s41392-025-02127-9
    Immunoinflammation, the initial immunological response that leads to inflammation and initiates a vicious cycle of immune responses and inflammation, is closely associated with the molecular pathogenesis of ARDS. In ARDS caused by infection, immune responses, including innate and adaptive immune responses, are first activated by pathogens. However, in noninfective ARDS, alveolar epithelial cell injury, pulmonary endothelial activation, and alveolar macrophage responses can recruit neutrophils and natural killer (NK) cells as well as monocytes, such as macrophages and dendritic cells, from the circulation, thus initiating the immune response during ARDS. An active immune response ultimately leads to immune disorders in ARDS patients, further promoting the inflammatory response through similar effector cells in both immune and inflammatory aetiologies.
  • #15 Advances in acute respiratory distress syndrome: focusing on heterogeneity, pathophysiology, and therapeutic strategies | Signal Transduction and Targeted Therapy
    https://www.nature.com/articles/s41392-025-02127-9
    Additionally, endothelial activation plays a pivotal role in immunothrombosis and aberrant coagulation since elevated levels of endothelium-derived glycoproteins have been detected in ARDS patients with blood type A and are associated with an increased risk of disseminated intravascular coagulation. […] Due to systemic and pulmonary immunoinflammatory and immunothrombosis during ARDS, as well as subsequent disruption of the alveolar-capillary barrier, various cellular pathological changes, including various types of cell death, cellular senescence, and cellular dysfunction, have been demonstrated to occur in damaged pulmonary tissue. The potential underlying mechanism involves disruption of intracellular functions, such as excessive ROS accumulation, endoplasmic dysfunction, and mitochondrial dysfunction.
  • #15 Advances in acute respiratory distress syndrome: focusing on heterogeneity, pathophysiology, and therapeutic strategies | Signal Transduction and Targeted Therapy
    https://www.nature.com/articles/s41392-025-02127-9
    In the pathophysiology of ARDS, macrophages, neutrophils, alveolar epithelial cells, endothelial cells, etc., influence the pathological progression of ARDS through various mechanisms, mainly including cell death, cellular senescence, and cellular dysfunction. […] ARDS exhibits clinical heterogeneity. ARDS can be divided into subphenotypes based on clinical features, causes of lung injury, effective biomarkers, or clinical and biological variables. This heterogeneity may explain the lack of benefit observed in most randomized controlled trials (RCTs) evaluating various treatment strategies. […] Accurate subphenotypic classification of ARDS will improve clinical outcomes. […] The response of subphenotypes to mechanical ventilation was tested in several clinical trials. Patients randomized to the high- vs. low-PEEP strategy had mortality rates of 24% and 16% for the hypoinflammatory subphenotype, respectively, compared with 42% and 51%, respectively, for the hyperinflammatory subphenotype.
  • #15 Advances in acute respiratory distress syndrome: focusing on heterogeneity, pathophysiology, and therapeutic strategies | Signal Transduction and Targeted Therapy
    https://www.nature.com/articles/s41392-025-02127-9
    In summary, the pathogenesis of ARDS involves complex interactions between various cellular and molecular mechanisms, leading to significant clinical heterogeneity and varying responses to treatment. Further research is essential to translate these findings into effective clinical interventions and personalized treatment approaches for ARDS, ultimately leading to better outcomes for patients suffering from ARDS.
  • #16 New insights in ARDS pathogenesis
    https://www.signavitae.com/articles/10.22514/sv.2022.058
    Inflammation and activated endothelial cells trigger coagulation cascades and platelets that generate a procoagulant state in both the airspace and the intravascular compartment with the formation of fibrin in airspaces and thrombi in the microvasculature that aggravate alveolar injury and gas exchange. […] The crosstalk between epithelial/endothelial cells, platelets, and immune cells is mediated by EVs, whose role in the pathogenesis of ARDS is not known. […] Finally, the interaction of the lung with other organs has become an important determinant in the development and resolution of ARDS. […] Understanding the pathophysiological mechanisms involved in ARDS is crucial to developing new therapeutic strategies.