폐 폐기종의 원인과 발병 기전

1965년 에릭슨은 α1-항트립신 결핍증을 설명했습니다. 동시에 폐기종 발병과 α1-항트립신 결핍증 사이에 연관성이 있다는 가설이 제기되었습니다. 동물 실험에서 식물의 단백질 분해 효소 추출물을 폐에 투여하여 폐기종 모델을 재현했습니다.

원발성 확산성 폐기종

유전적 알파1-항트립신 결핍

A1-항트립신은 트립신, 키모트립신, 호중구 엘라스타제, 조직 칼리크레인, 제10인자, 플라스미노겐을 포함한 세린 프로테아제의 주요 억제제입니다. a1-항트립신 유전자는 14번 염색체 장완에 위치하며 PI(단백질분해효소 억제제) 유전자라고 합니다. PI 유전자는 대식세포와 간세포, 두 종류의 세포에서 발현됩니다.

알파1-안티트립신의 가장 높은 농도는 혈청에서 발견되며 혈청 수준의 약 10%는 호흡기 상피 세포 표면에서 결정됩니다.

현재 PI 유전자의 대립유전자는 75개가 알려져 있습니다. 이들은 4개 그룹으로 나뉩니다.

• 정상 - 혈청 내 α1-항트립신 농도가 생리학적 수준임;
• 결핍 - 트립신 억제제 농도 수준이 정상의 65%로 감소합니다.
• 혈청에서 "제로"-α1-안티트립신이 검출되지 않았습니다.
• 혈청에서 알파1-안티트립신의 함량은 정상이지만, 엘라스타아제와 관련된 활성은 감소되어 있습니다.

PI 대립유전자는 또한 당단백질 α1-안티트립신의 전기영동 이동성에 따라 세분화됩니다.

• 옵션 "A" - 양극에 더 가깝게 위치함
• "변형" - 음극;
• 가장 흔한 옵션은 "M"입니다.

유전자 풀의 주요 부분(95% 이상)은 정상 대립유전자 "M"의 세 가지 하위 유형, 즉 M1, M2, M3으로 구성됩니다.

PI 유전자에 의한 인체 병리는 결핍 및 결손 대립유전자에서 발생합니다. α1-항트립신 결핍의 주요 임상 증상은 폐기종과 소아 간경변입니다.

건강한 사람의 경우 폐의 호중구와 폐포 대식세포는 폐기종을 일으킬 만큼 충분한 양의 단백질 분해 효소(주로 엘라스타아제)를 분비하지만, 이는 혈액, 기관지 분비물 및 기타 조직 구조에 존재하는 알파1-항트립신에 의해 예방됩니다.

유전적으로 결정된 알파1-안티트립신 결핍증의 경우, 흡연, 공격적인 병인 요인, 직업적 위험으로 인한 결핍증의 경우, 단백질 분해/알파1-안티트립신 시스템이 단백질 분해 방향으로 전환되어 폐포 벽이 손상되고 폐기종이 발생합니다.

담배 연기의 영향

흡연은 산화제 우세로 인한 산화제/항산화제 시스템의 불균형을 초래하여 폐포 벽에 손상을 주고 폐기종이 발생하기 쉽게 만듭니다.

흡연이 흡연자의 10~15%에게만 폐기종을 유발하는 이유는 아직 명확하지 않습니다. 알파1-항트립신 결핍 외에도, 알려지지 않은 요인(아마도 유전적 요인)이 흡연자의 폐기종 발생에 영향을 미치는 것으로 추정됩니다.

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공격적인 환경 요인의 영향

"폐기종은 어느 정도 환경적 요인에 의해 유발되는 질환이다"(AG Chuchalin, 1998). 오염된 외부 환경(오염 물질)의 공격적인 요인은 호흡기뿐만 아니라 폐포벽에도 손상을 일으켜 폐기종 발생에 기여한다. 오염 물질 중 아황산가스와 이산화질소가 가장 중요한 역할을 하며, 주요 발생원은 화력 발전소와 교통수단이다. 또한, 검은 연기와 오존은 폐기종 발생에 중요한 역할을 한다. 오존 농도 증가는 일상생활에서 프레온 가스(냉장고, 가정용 에어로졸, 향수, 에어로졸 제형) 사용과 관련이 있다. 더운 날씨에는 대기 중 이산화질소(운송용 연료 연소 산물)와 자외선의 광화학 반응이 일어나 오존이 생성되고, 이는 상기도 염증을 유발한다.

대기 오염 물질에 장기간 노출되어 폐기종이 발생하는 메커니즘은 다음과 같습니다.

• 폐포막에 직접적인 손상 효과
• 기관지폐기관에서 단백질 분해 및 산화 활동이 활성화되어 폐포의 탄력 구조가 파괴됩니다.
• 염증 반응 매개체인 류코트리엔과 유해한 사이토카인의 생성이 증가합니다.

직업적 위험, 지속적 또는 재발성 기관지폐감염의 존재

폐기종이 특히 자주 발견되는 노인의 경우, 여러 원인 요인이 수년에 걸쳐 동시에 영향을 미치는 것이 일반적입니다. 어떤 경우에는 폐의 기계적 스트레칭이 특정 역할을 합니다(금관악기 연주자, 유리 공예가).

병인학

폐기종 발병의 주요 일반적 메커니즘은 다음과 같습니다.

• 단백질 분해 효소와 산화제가 우세해지면서 폐포 벽을 손상시키는 단백질 분해 효소와 산화제의 정상적인 비율이 붕괴됩니다.
• 계면활성제 합성 및 기능의 방해
• 섬유아세포 기능 장애(Times et al., 1997의 가설에 따름).

섬유아세포는 폐 조직 재생 과정에서 중요한 역할을 합니다. 폐 조직의 구조화 및 재구조화는 간질과 그 두 가지 주요 구성 요소인 섬유아세포와 세포외기질에 의해 이루어지는 것으로 알려져 있습니다. 세포외기질은 섬유아세포에 의해 합성되며, 기관지, 혈관, 신경, 폐포를 하나의 기능적 블록으로 연결합니다. 이러한 방식으로 폐 조직이 구조화됩니다. 섬유아세포는 사이토카인을 합성하여 면역 세포 및 세포외기질과 상호 작용합니다.

세포외 기질의 주요 구성 요소는 콜라겐과 엘라스틴입니다. 첫 번째와 세 번째 유형의 콜라겐은 간질 조직을 안정화하고, 네 번째 유형의 콜라겐은 기저막의 일부입니다. 엘라스틴은 폐 조직의 탄성을 제공합니다. 세포외 기질의 여러 분자들 사이의 연결은 프로테오글리칸에 의해 이루어집니다. 콜라겐과 엘라스틴 사이의 구조적 연결은 데코린과 데르마탄 황산염에 의해 이루어지며, 네 번째 유형의 콜라겐과 기저막의 라미닌 사이의 연결은 프로테오글리칸 헤파란 황산염에 의해 이루어집니다.

프로테오글리칸은 세포 표면 수용체의 기능적 활동에 영향을 미치고 폐 조직의 회복 과정에 참여합니다.

폐 조직 회복의 초기 단계는 섬유아세포 증식과 관련이 있습니다. 이후 호중구는 손상된 폐 조직 부위로 이동하여 세포외 기질 분자의 탈중합에 적극적으로 참여합니다. 이러한 과정은 폐포 대식세포, 호중구, 림프구, 상피세포, 그리고 섬유아세포에서 생성되는 다양한 사이토카인에 의해 조절됩니다. 사이토카인에는 혈소판 성장 인자, 과립구/대식세포 콜로니 자극 인자가 포함됩니다. 세포외 기질에는 사이토카인 저장소가 형성되어 섬유아세포의 증식 활성을 조절합니다.

따라서 폐기종이 발생하는 데는 섬유아세포 기능의 손상과 손상된 폐 조직의 적절한 복구 과정이 주요 역할을 합니다.

폐기종의 주요 병태생리학적 결과는 다음과 같습니다.

• 호기 시 작은 비연골 기관지의 붕괴 및 폐쇄성 폐환기 장애의 발생
• 폐의 기능 표면이 점진적으로 감소하여 폐포-모세혈관 막이 감소하고 산소 확산이 급격히 감소하며 호흡 부전이 발생합니다.
• 폐의 모세혈관망이 감소하여 폐동맥 고혈압이 발생합니다.

병태생리학

폐의 폐기종은 폐포와 호흡 기관의 확장, 폐 조직의 통기성 증가, 폐포 벽의 탄성 섬유의 퇴화, 모세혈관의 황폐화를 특징으로 합니다.

폐기종의 해부학적 분류는 병리학적 과정에서 선방(acinus)의 침범 정도에 따라 결정됩니다. 다음과 같은 해부학적 변형이 구분됩니다.

• 근위부 소엽성 폐기종
• 전낭성 폐기종
• 말단 폐기종
• 불규칙한 폐기종.

근위선방형은 선방의 근위부인 호흡세기관지가 비정상적으로 비대하고 손상되는 것이 특징입니다. 근위선방형 폐기종에는 중심소엽형 폐기종과 광부 진폐증의 폐기종, 두 가지 형태가 있습니다. 중심소엽형 근위선방형 폐기종에서는 호흡세기관지가 선방 근위부로 이동하여 폐소엽의 중심부에 위치하는 것처럼 보입니다. 원위부 폐 조직은 변하지 않습니다.

광부 폐진증은 간질성 폐섬유증과 국소성 폐기종이 결합된 증상을 특징으로 합니다.

만발성(확산성, 전신성, 폐포성) 폐기종은 폐기종 과정에서 선방 전체가 관여하는 것이 특징입니다.

원위 소엽성 폐기종은 병리학적 과정에서 주로 폐포관이 관여하는 것이 특징입니다.

불규칙한 형태의 폐기종은 선방의 다양한 비대 및 파괴를 특징으로 하며, 폐 조직의 뚜렷한 반흔 형성과 함께 나타납니다. 이로 인해 폐기종이 불규칙하게 발생합니다.

폐기종의 특별한 형태는 수포성입니다. 수포는 직경 1cm 이상의 폐기종성 폐 부위입니다.

원발성 폐기종에는 어느 정도 퇴행성(노인성) 폐기종이 포함됩니다. 이는 폐 혈관계의 감소 없이 폐포와 기도가 확장되는 것을 특징으로 합니다. 이러한 변화는 퇴행, 즉 노화의 징후로 간주됩니다.

퇴행성 폐기종의 경우 기관지 개통에 심각한 장애가 나타나지 않으며 저산소증과 고탄산혈증도 발생하지 않습니다.

이차성 폐기종

이차성 폐기종은 국소성 또는 미만성일 수 있습니다. 국소성 폐기종은 다음과 같은 형태로 구분됩니다: 폐 또는 엽의 주위폐기종(주위초점성), 유아성(엽상폐기종), 중격측폐기종(중간형), 그리고 편측성 폐기종.

폐의 심낭 폐기종은 이전 폐렴, 결핵, 사르코이드증의 병소 주변에서 발생합니다. 국소 기관지염은 국소성 폐 폐기종 발생에 주요 역할을 합니다. 폐의 심낭 폐기종은 대개 폐첨부에 국한됩니다.

유아 대엽성 폐기종은 어린 소아의 폐 한쪽 엽에 발생하는 폐기종성 변화로, 대개 다른 엽의 무기폐로 인해 발생합니다. 좌측 폐의 상엽과 우측 폐의 중엽이 가장 흔하게 영향을 받습니다. 유아 대엽성 폐기종은 심한 호흡곤란으로 나타납니다.

맥레오드 증후군(일측성 폐기종) - 일반적으로 어린 시절에 일측성 기관지염이나 기관지염을 앓은 후에 발생합니다.

중격 주위 폐기종은 폐 조직이 기포성으로 변형되어 치밀화된 결합 조직 중격 또는 흉막에 인접한 병변입니다. 일반적으로 국소성 기관지염이나 세기관지염의 결과로 발생합니다. 임상적으로는 기포 형성과 자발성 기흉으로 나타납니다.

훨씬 더 중요한 것은 이차성 미만성 폐 폐기종입니다. 이 질환의 주요 원인은 만성 기관지염입니다.

소기관지의 협착과 기관지 저항의 증가는 흡기와 호기 모두에서 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 또한, 호기 시 흉강 내 양압은 이미 통과가 어려운 기관지를 더욱 압박하여 폐포 내 흡입 공기의 유입을 지연시키고 압력을 증가시킵니다. 이는 자연스럽게 폐기종의 점진적인 발생으로 이어집니다. 소기관지에서 호흡 세기관지와 폐포로의 염증 과정의 확산 또한 매우 중요합니다.

소기관지의 국소적 폐쇄는 폐 조직의 작은 부위를 과도하게 신장시키고 흉막 아래에 얇은 벽의 공간인 기포(bulla)를 형성합니다. 기포가 여러 개이면 폐 조직이 압박되어 이차적인 폐쇄성 가스 교환 장애를 더욱 악화시킵니다. 기포가 파열되면 자연 기흉이 발생합니다.

이차성 미만성 폐기종에서는 폐의 모세혈관망이 감소하고 모세혈관전 폐동맥 고혈압이 발생합니다. 이로 인해 폐동맥 고혈압은 기능하는 소동맥의 섬유화를 촉진합니다.