Bierzemy wdech, a nasza klatka piersiowa pięknie rozszerza się zasysając do płuc życiodajny tlen oraz szereg innych substancji. Dwutlenek siarki, ozon, pyły, kwaśne aerozole to wszystko ładnie wypełnia pęcherzyki płucne. Robimy wydech i pozbywamy się szkodliwych związków. Wszystkich? Oczywiście nie. Część z nich zostaje z nami na zawsze. Nasi najlepsi przyjaciele, którzy nie opuszczą nas, aż do śmierci. Amatorzy nikotyny dokonują świadomej decyzji. Chce to palę. W przypadku smogu musimy się podporządkować zastanej rzeczywistości.
Ryc. 1: A – ozon, B – benzopiren.
Zanieczyszczenia powietrza nie są wyłącznie problemem współczesnego świata. Pierwsze prawo dotyczące kontroli jakości powietrza powstało za czasów Edwarda I w 1306 roku, gdzie istotnym problemem było ogrzewanie pomieszczeń węglem. Prawodawca za złamanie zakazu spalania węgla przewidział nawet karę w postaci ścięcia głowy. Współcześnie dodaliśmy do listy źródeł zanieczyszczeń szereg pozycji, a kary stały się zdecydowanie mniej dotkliwe (Freese B., et al., 2003).
Mogłoby wydawać się, że problem jakości powietrza z przyczyn oczywistych jest istotny. Jednak ze względu na brak systematycznej polityki zwalczania zagrożenia kształtujemy populacje, która w przyszłości stanie się klientami pulmonologów, onkologów czy grabarzy.
Ryc. 2: A – PM 2,5 B – PM 10.
Odpowiedź komórek na smog
Spośród wspomnianych wyżej związków chemicznych największe znaczenie mają pyły. Cząsteczki pyłu mające mniej niż 10 μm mogą docierać do pęcherzyków płucnych, a te o rozmiarach 1-5 μm mają największy potencjał destrukcyjny. Po dostaniu się zanieczyszczeń do końcowych odcinków dróg oddechowych dochodzi do fagocytozy pyłu. Proces ten jest determinowany przez makrofagi i neutrofile. Próba usunięcia obcego elementu nie kończy się sukcesem. Komórki wydzielają cytokiny prozapalne, które przebudowują miąższ narządu prowadząc do tworzenia ognisk fibroblastycznych. Możliwe, że uszkodzone pneumocyty typu II wydzielają TGFβ, który pobudza fibroblasty do syntezy kolagenu i ECM. TGFβ działa również jako inhibitor kaweoliny-1 fibroblastów, która hamuje włóknienie (Kumar V., et al., 2014).
Sprawa z większymi cząsteczkami jest zdecydowanie prostsza. Mniejsze niż 0,5 mm zachowują się podobnie jak gazy. Dostają się do dróg oddechowych i są usuwane nie powodując większych uszkodzeń. Zwłaszcza, że mogą zostać wychwycone przez nozdrza i następnie usuwane za pomocą śluzu oraz systemu rzęsek. Warto dodać, że regularni palacze papierosów pozbawiają się tego mechanizmu ochronnego.
Wypadkową odpowiedzi organizmu na cząsteczki pyłu jest stan zapalny prowadzący do włóknienia płuc. Klinicznie przekłada się to na rozwój obturacyjnych i restrykcyjnych chorób płuc. Natomiast u osoby, u których już rozpoznano astmę czy POChP duże zanieczyszczenie powietrza przekłada się na wzrost zaostrzeń. Populacja POChP jest najbardziej zainteresowana ograniczeniem czynników ryzyka zaostrzeń ze względu na fakt, że pogorszenie kontroli choroby podstawowej jest dla nich zagrożeniem życia 1.
Rozszerzając perspektywę...
Patologiami polegającymi na wdychaniu pyłów mineralnych do dróg oddechowych są nazywane pylicami. Na tym przykładzie zdecydowanie łatwiej zobrazować sobie na czym może polegać problem nadmiernej ekspozycji na zanieczyszczenia powietrza. Najczęściej spotykamy pylicę węglową (anthracosis), azbestową (asbestosis) i krzemionkową (silicosis), które rozwijają się u ludzi narażonych w miejscu pracy. Oczywiście reakcja makrofagów i neutrofili jest taka sama jak w przypadku narażenia na smog. Natomiast zmienia się dawka szkodliwych substancji, z którą muszą sobie radzić.
Ryc. 3: A – rozmaz cytologiczny. B – biopsja wycinająca węzła chłonnego wnęki. Na obu obrazach widać złogi czarnego pigmentu, który jest podstawą do rozpoznania pylicy węglowej.
Ludzie mieszkający w dużych aglomeracjach jak i pracujący w górnictwie często rozwijają pylice węglową. Patologia ta polega na transportowaniu wdychanego pyłu do regionalnych węzłów chłonnych. Manifestacja kliniczna ma na ogół łagodny charakter. Masywne zwłóknienie płuc występuje rzadko. Zatem możliwe jest stwierdzanie pylicy węglowej jako zjawisko przypadkowe w materiale sekcyjnym lub biopsyjnym pobranym na drodze EBUS.
Ryc. 4: A – włókno azbestu, B – ciałko azbestowe, które powstaje w wyniku próby strawienia włókna przez makrofagi.
Na przeciwległym biegunie do pylicy węglowej leży azbestoza. Azbest nie stanowi jednorodnej grupy. Wyróżniamy dwie główne kategorie na podstawie cech fizycznych – serpentyny i amfibole. Najpopularniejszy wśród serpentynowych włókien jest chryzotyl. Jego potencjał chorobotwórczy jest mniejszy niż włókien prostych. Dzieje się tak ze względu na osadzanie chryzotylu w górnych drogach oddechowych skąd są usuwane za pomocą rzęsek i śluzu. Amfibole podczas wdechu ustawiają się równolegle do strumienia powietrza, co umożliwia im dostanie się do najbardziej dystalnych fragmentów dróg oddechowych. Azbest powoduje odpowiedź zapalną, przebudowę włóknistą miąższu płuc jak i szereg nowotworów.
Ryc. 5 – komórki barwione PAS, z licznymi ziarnistościami glikogenu, należące do złośliwego międzybłoniaka opłucnej.
Dramat tlący się w ciszy
Klinika azbestozy jest podstępna. Objawy są takie same jak w przypadku innych chorób śródmiąższowych płuc, a skutki wdychania azbestu mogą pojawić się 10-20 lat po ekspozycji. Ryzyko rozwoju raka płuca jest 17-krotnie wyższe, natomiast złośliwego międzybłoniaka opłucnej 1000-krotnie wyższe. Szanse na nowotwór płuca wzrastają, jeżeli prócz ekspozycji na azbest dodamy palenie papierosów (Kumar V., et al., 2014).
W przypadku azbestozy w niebezpieczeństwie nie jest tylko osoba, która miała ekspozycje zawodową na ten związek. Rakotwórcza substancja jest przenoszona na odzieży i ciele pracownika do domu rodzinnego, gdzie wzajemnie wymieniając czułości, stopniowo, dzień po dniu indukuje się kancerogenezę u żony, męża, dziecka i innych domowników.