|
|
|
Introducción |
| |
El pulmón está constantemente expuesto
a agentes patógenos que pueden llegar por las vías
aéreas a través de la inhalación de partículas,
aerosoles y gases o mediante la aspiración de contenido
bucofaríngeo. Además, aunque con escasa frecuencia,
algunas noxas pueden alcanzar el pulmón por vía
hematógena o por vía transtorácica. Los
agentes patógenos pertenecen a diversas categorías:
- Agentes infecciosos: virus, bacterias,
hongos, parásitos.
- Gases tóxicos o irritantes:
humo de tabaco, anhídrido sulfuroso, ozono, óxidos
nitrosos, CO, oxígeno en altas concentraciones.
- Sustancias químicas cancerígenas: humo
de tabaco, polutantes ambientales
- Partículas inorgánicas:
sílice, asbestos, carbón, hierro, etc.
- Partículas orgánicas:
pólenes, esporas de hongos, enzimas.
- Drogas: utilizadas por vía
local (aerosoles, gotas nasales) o sistémica.
- Secreciones: secreción bucofaríngea,
gástrica.
- Cuerpos extraños: alimentos, piezas
dentales,etc.
- Radiaciones: radioterapia, radiaciones
ambientales.
La exposición a estos agentes puede
ocurrir de variadas formas, tales como inhalación de
partículas presentes normalmente en el aire (pólenes,
esporas), exposición a contaminación ambiental
(SO2, ozono, partículas de polvo), exposición
laboral (carbón, sílice, enzimas), adicciones
(tabaquismo), etc.
Dependiendo de la magnitud de la exposición,
de la eficiencia de los mecanismos defensivos y de factores
de susceptibilidad individual, se pueden producir enfermedades
como infecciones, neumonitis químicas, neumoconiosis,
limitación crónica del flujo aéreo, episodios
de asma, neumonitis alérgicas extrínsecas, neumonitis
por drogas, neumonías aspirativas, etc.
Pese a que prácticamente toda la población
está expuesta a sustancias extrañas, potencialmente
patógenas, estas enfermedades son de frecuencia relativamente
baja, porque el aparato respiratorio posee eficientes sistemas
de limpieza y acondicionamiento del aire, así como mecanismos
de defensa capaces de eliminar a los agentes extraños.
En este capítulo revisaremos someramente los mecanismos
de llegada de los agentes más frecuentes y algunos de
los sistemas defensivos del aparato respiratorio. El análisis
específico para cada enfermedad se encuentra en los capítulos
respectivos.
INGRESO DE MATERIAL EXTRAÑO
Inhalación de partículas
El aparato respiratorio está en permanente
contacto con aerosoles, que para estos efectos son las partículas
sólidas o líquidas capaces de mantenerse en
suspensión en el aire por un tiempo suficiente como
para ser inhaladas. Este tiempo depende del tamaño
de la partícula: aquellas mayores de 10 µ caen
muy rápidamente, mientras que las más pequeñas
pueden mantenerse en suspensión casi indefinidamente,
especialmente si el aire está en movimiento. Las partículas
líquidas pueden disminuir su tamaño por evaporación,
hecho que tiene importancia en las microgotas de secreciones
respiratorias que se eliminan al toser, estornudar o hablar
(gotas de Pflügger), ya que ello les permite mantenerse
por mayor tiempo en suspensión.
Cuando se inhala un aerosol, las partículas
permanecen en suspensión hasta que se ponen en contacto
con la superficie de las vías aéreas o de los
alvéolos. El lugar donde se produce el contacto con
la pared, y por lo tanto el depósito de partículas,
depende del tamaño de éstas y de la velocidad
del aire que los transporta. El sitio y la cantidad del depósito
de partículas son importantes en la patogenia de enfermedades
infecciosas, alérgicas, en las neumoconiosis y también
en la terapia mediante aerosoles.
Las partículas se depositan en el
aparato respiratorio a través de tres mecanismos:
Inercia: Las partículas tienden
a mantener la dirección de su movimiento, por lo cual
chocan con las paredes de las vías aéreas cuando
la corriente cambia de dirección. La inercia es mayor
en partículas de mayor tamaño y en las que se
mueve mayor velocidad. Por esta razón este fenómeno
es más importante en las vías aéreas
superiores, donde el aire inspirado presenta su máxima
velocidad. Este mecanismo explica que la nariz sea capaz de
eliminar prácticamente todas las partículas
mayores de 10µ y una proporción considerable
de las mayores de 3µ. La inercia también explica
por qué es conveniente que los aerosoles terapéuticos
se inhalen con la menor velocidad posible, con el propósito
de disminuir el depósito del medicamento en la boca
y faringe, y aumentar su penetración en el árbol
bronquial.
Sedimentación: A pesar de
que las partículas de aerosol son capaces de mantenerse
en suspensión por tiempos largos, finalmente tienden
a sedimentar por efecto de la gravedad si tienen tiempo suficiente.
A la inversa de la inercia, la sedimentación ocurre
con mayor facilidad cuando el aire está quieto, por
lo cual este mecanismo adquiere mayor importancia en las vías
aéreas periféricas y en los alvéolos,
donde la velocidad es mínima o nula. Este mecanismo
es el de mayor importancia en partículas de 0,2 a 5
µ y explica por qué es conveniente mantenerse
sin respirar durante 6-10 segundos después de inhalar
un medicamento en aerosol, ya que esta pausa aumenta el depósito
del fármaco en las vías aéreas periféricas.
Difusión: Las partículas
muy pequeñas se mueven al azar como consecuencia del
choque con moléculas gaseosas, lo que les transmite
su movimiento browniano. Este fenómeno sólo
tiene importancia en el nivel alveolar para partículas
de 0,1 µ o menos.
Inhalación de gases
Los gases irritantes para las vías
aéreas altas pueden provocar tos, estornudos, apnea,
etc., lo que generalmente determina que el individuo suspenda
la inhalación y se retire del lugar contaminado.
La absorción de gases tóxicos
depende de la solubilidad del gas y de su concentración.
Los gases muy hidrosolubles, como el anhídrido sulfuroso,
pueden ser absorbidos en gran parte en las vías aéreas
superiores provocando síntomas defensivos)(tos, estornudos),
lo que limita su llegada a los alvéolos. No obstante,
esta función de filtro es sobrepasada si los gases
están en alta concentración, ya que la capacidad
de remoción de gas en las vías aéreas
altas es limitada. En cambio, los gases poco solubles que
no irritan las vías superiores, como óxido
nitroso y ozono, pueden alcanzar sin dificultad el territorio
alveolar donde pueden absorberse pese a su baja solubilidad,
debido a la gran superficie de este sector.
Aspiración de contenido bucofaríngeo
Estudios con radioisótopos han demostrado
que una gran proporción de los sujetos normales aspira
cantidades significativas de secreciones bucofaríngeas
durante el sueño, lo que permite la entrada de cantidades
apreciables de microorganismos a las vías aéreas
inferiores. No obstante, el territorio subglótico
permanece prácticamente estéril debido a que
los mecanismos defensivos específicos e inespecíficos
son capaces de eliminar estos gérmenes sin dificultad.
En enfermedades o condiciones con alteración de conciencia
(TEC, alcohol, anestesia) , en problemas neurológicos
que alteren la coordinación de la deglución
(AVE, tumores cerebrales, cirugía de base de cráneo,
anestesia faríngea, etc.), las cantidades aspiradas
pueden ser considerablemente mayores y sobrepasar la capacidad
defensiva normal. En otras condiciones como vómitos,
reflujo gastroesofágico se agregan alimentos y secreciones
digestivas que actúan mecánica y químicamente
ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE
Para que los mecanismos defensivos del pulmón
funcionen eficientemente es necesario que el aire que llega
a las vías aéreas inferiores y pulmón
esté caliente y húmedo. Durante la respiración
tranquila, la nariz es capaz de calentar a 37°C y saturar
completamente el aire inspirado. Durante el ejercicio, en
cambio, por la mayor cantidad y alta velocidad del aire l
, las fosas nasales no alcanzan a cumplir este cometido, el
cual es completado por las vías aéreas más
bajas. La falla de esta función puede ocurrir por respiración
bucal en diferentes trastornos nasales y en pacientes con
vías aéreas artificiales como tubos oro o nasotraqueales
o traqueostomías. En ellos es importante reemplazar
la función nasal entregando un aire filtrado, calentado
y humedecido.
DEFENSAS INESPECIFICAS
Las partículas que llegan a las vías
aéreas inferiores son procesadas por un complejo conjunto
de mecanismos formado por defensas inespecíficas y
específicas, que son altamente eficaces. Por ejemplo,
si consideramos que en un sujeto normal entran al aparato
respiratorio aproximadamente 12.000 litros de aire diarios
que, dependiendo del lugar de residencia y de la exposición
profesional, puede contener material sólido en suspensión,
es posible que se inhalen cantidades apreciables de estas
sustancias a lo largo de una vida. No obstante, la gran mayoría
de este material es completamente eliminada por los mecanismos
de limpieza del pulmón y vías aéreas.
A continuación analizaremos brevemente los más
importantes.
Tos
La tos se produce por estimulación
de los receptores de irritación ubicados en tráquea
y grandes bronquios. Inicialmente hay una inspiración
profunda seguida de cierre de la glotis y contracción
de los músculos espiratorios, con lo cual la presión
intraalveolar sube hasta más de 136 cm H2O.
Luego se abre la glotis, expulsándose el aire violentamente.
La compresión dinámica producida determina un
estrechamiento de tráquea y bronquios, lo que aumenta
aún más la velocidad lineal del aire, que puede
alcanzar más de un 30% de la velocidad del sonido.
Debido a esto, las secreciones y partículas causantes
de la estimulación de los receptores son arrastradas
por la corriente aérea y llevadas hasta la glotis donde
son exhaladas, expectoradas o deglutidas.
La tos puede fallar por diferentes mecanismos:
-
Depresión del SNC por drogas (alcohol,
anestesia) o enfermedades (AVE, TEC)
-
Falta de fuerza de los músculos espiratorios:
debilidad muscular, trastornos neuromusculares diversos
-
Dolor torácico o abdominal en el
postoperatorio torácico o abdominal, fracturas costales,
etc.
-
Falta de cierre de la glotis en vías
aéreas intubadas
La tos es un importante mecanismo defensivo
y, por lo tanto, es peligroso que sea excesivamente suprimida
con antitusígenos que pueden determinar retención
de secreciones.
Transporte mucociliar
La superficie de las vías aéreas
está cubierta por secreción seromucosa que
está dispuesta en una capa líquida, en contacto
con el epitelio, y una gelatinosa, superficial, a la cual
se adhieren las partículas que se depositan en las
vías aéreas. Esta última capa se mueve
hacia la glotis, como una correa transportadora, por la
acción de los cilios, que en número aproximado
de 200 por célula baten continua y coordinadamente,
con un movimiento propulsor rápido con los cilios
rígidos en el sentido del movimiento del mucus y
uno de recuperación lento ,con los cilios curvados
, hacia atrás (Figura 17-1). La velocidad del mucus
es mayor en la tráquea (21 mm/min) y disminuye hacia
distal. Se calcula que aproximadamente un 90% del mucus
producido es eliminado cada 24 horas. La velocidad de transporte
es más lenta al aumentar la viscosidad de las secreciones
y durante el sueño.
Figura 17-1. Transporte
mucociliar. Sobre la superficie del epitelio respiratorio
existe una capa de secreción líquida
sobre la cual flota una gelatinosa. Esta última
es propulsada por los movimientos coordinados de
los cilios respiratorios hacia la faringe, donde
es deglutida o expectorada.
El transporte mucociliar puede ser alterado
por varios mecanismos:
- Contaminantes: el humo del
tabaco, el SO2
y otros contaminantes ambientales pueden disminuirlo.
- Enfermedades crónicas: bronquitis crónica,
asma, etc.
- Infecciones agudas: las infecciones virales
y especialmente por micoplasma y clamidia disminuyen
el transporte por lapsos prolongados.
- Resecación de secreciones: especialmente
por el uso de vías aéreas artificiales
sin la adecuada humidificación y calentamiento
del aire.
- Anomalías congénitas: por fallas
estructurales de los cilios (síndrome del cilio
inmóvil), que determina una mayor susceptibilidad
a infecciones, lo que causa bronquiectasias. Esta condición,
asociada a dextrocardia, constituye el síndrome
de Kartagener.
- Drogas: existen múltiples drogas que
afectan el transporte mucociliar. Lo aumentan los beta-2
adrenérgicos, colinérgicos, cromoglicato,
teofilinas. Lo disminuyen los beta bloqueadores, algunos
anticolinérgicos, la aspirina, el alcohol, los
anestésicos generales, los opiáceos y
el O2 en altas
concentraciones.
Secreciones respiratorias
Además de su participación
en la función mecánica recién
explicada , las secreciones respiratorias contienen múltiples
constituyentes que colaboran en la eliminación y
neutralización de microorganismos, partículas
y sustancias patógenas. La secreción respiratoria
es compleja y sus funciones sólo parcialmente conocidas.
Es probable que su alteración sea relevante en varias
enfermedades, siendo la más importante de éstas
la fibrosis quística, en la cual hay espesamiento
probablemente debido a trastornos en la secreción
de cloro.
Entre los componentes activos de las secreciones
cabe mencionar los siguientes, no para que se recuerden
todos sus detalles sino que para ilustrar la complejidad
y eficacia de este mecanismo.:
Lisozima: es una enzima que actúa
inespecíficamente contra la pared de bacterias, especialmente
Gram positivas. Su acción es aumentada por anticuerpos
y complemento, que exponen la zona más profunda de
la pared bacteriana al efecto de la enzima.
Interferón: es un conjunto
de moléculas de glicoproteínas producidas
por linfocitos, polimorfonucleares, macrófagos y
fibroblastos, que sirven como mediadores de actividad antiviral,
antitumoral e inmunoregulatoria. El principal estímulo
es la infección viral, que determina un aumento de
producción de interferones, los que median en otras
células la producción de polipéptidos
activos.
Complemento: este conjunto de
proteínas plasmáticas se activa por la vía
clásica (unión antígeno-anticuerpo)
o por la vía alternativa (contacto directo con bacterias,
hongos, etc.). Sus productos pueden producir daño
en las membranas celulares o mediar procesos inflamatorios.
Además, los componentes de complemento recubren microorganismos
y, actuando como opsoninas, facilitan su fagocitosis. Su
falla aislada es rara.
Surfactante: además de
su acción sobre la tensión superficial, el
surfactante tiene propiedades de opsonina, con lo que facilita
la fagocitosis.
Fibronectina: es una glicoproteína
de alto peso molecular que normalmente cubre los receptores
celulares a los cuales se adhieren bacterias, especialmente
Gram negativas. Su disminución, producida por múltiples
condiciones asociadas a mal estado general, favorece la
colonización por patógenos.
Antiproteasas y antioxidantes:
en el intersticio existen múltiples enzimas antiproteolíticas
y antioxidantes capaces de neutralizar e inactivar los mediadores
y enzimas liberados por fagocitos, limitando su acción.
La falla congénita de una de estas enzimas proteolíticas,
la alfa 1 antitripsina, es causa de una forma infrecuente
de enfisema pulmonar en gente relativamente joven. Se ha
propuesto que un desbalance en la actividad proteolítica
y anti-proteolítica también explicaría
la EPOC por tabaco. Entre las enzimas antioxidantes más
importantes están la superoxidodismutasa y las catalasas,
que estarían implicadas en la patogenia del distrés
respiratorio del adulto (capítulo 57).
Fagocitos: en el tracto respiratorio
están representados por los polimorfonucleares y
los macrófagos alveolares. Estas células pueden
fagocitar diferentes sustancias en forma inespecífica
o después de la opsonización por anticuerpos,
los que facilitan marcadamente esta actividad.
Polimorfonucleares (PMN): en condiciones
normales la inmensa mayoría de estos leucocitos se
encuentra marginada en los capilares pulmonares, mientras
que sólo unos pocos se ubican en las vías
aéreas y alvéolos. Estas células son
atraídas al sitio de la inflamación a través
de mensajes quimiotácticos que pueden ser emitidos
en forma inespecífica o por estímulos específicos,
inmunes. La fagocitosis resulta generalmente en la muerte
de los microorganismos, especialmente por la acción
de H2O2
y enzimas, hecho que es facilitado por mecanismos inmunes.
Después de este proceso, los PMN mueren y liberan
al medio detritus celulares, mediadores y enzimas que son
fagocitados por macrófagos o neutralizados por antiproteasas
y antioxidantes. En ocasiones esta última fase falla,
lo que puede determinar la mantención de un proceso
inflamatorio crónico. La neutropenia causa una mayor
susceptibilidad para adquirir neumonías por bacterias
y hongos.
Macrófagos alveolares: además
de su función fagocítica inespecífica,
los macrófagos son muy importantes en:
a) el inicio de la respuesta inmune local, al "presentar"
los antígenos a los linfocitos.
b) la modulación de la respuesta inmune
c) sirviendo como efectores de la respuesta inmune.
Los macrófagos alveolares provienen de los monocitos
circulantes y pueden permanecer por largos períodos
en los alvéolos, en el intersticio y en las vías
aéreas. Su actividad como macrófago inespecífico
es menor que la de los PMN, pero su eficacia como fagocito
específico es mayor, ya que su activación
por mecanismos inmunes les permite eliminar microorganismos
altamente resistentes, como el bacilo de Koch. Su acción
está alterada en algunas infecciones virales, y también
en el uso de drogas como esteroides y citotóxicos.
DEFENSAS ESPECIFICAS
Por su extensa exposición al ambiente,
el aparato respiratorio es uno de los primeros sistemas comprometidos
en las fallas del sistema inmune, por lo que los pacientes
con inmunodepresión presentan con gran frecuencia neumonías.
Además, el sistema inmune participa en la patogenia
de múltiples enfermedades respiratorias a través
de mecanismos de hipersensibilidad.
Las respuestas inmunes del aparato respiratorio
reflejan las respuestas sistémicas y, probablemente,
algunas locales. Además de los ganglios linfáticos,
el aparato respiratorio posee numerosos acúmulos de
linfocitos, tales como los BALT (bronchus associated lymphoid
tissue), que probablemente cumplen funciones inmunológicas
restringidas al pulmón. La llegada de un alergeno al
aparato respiratorio produce una respuesta inmune localizada
en el sitio de depósito: nariz para partículas
grandes, bronquios para pequeñas y alvéolos
para las muy pequeñas. Si la exposición antigénica
es masiva y sobrepasa los sistemas locales de defensa, se
produce una reacción sistémica.
Inmunoglobulinas: las secreciones
respiratorias contienen inmunoglobulinas que actúan
en forma específica contra diferentes microorganismos
por varios mecanismos:
-
Impidiendo su adhesión a receptores
celulares.
-
Opsonisándolos y aglutinándolos,
lo que favorece su fagocitosis.
-
Activando el sistema del complemento, que
los destruye y/o inicia un proceso inflamatorio.
De las múltiples inmunoglobulinas,
la más importante en el aparato respiratorio parece
ser la IgA, que está presente en concentraciones mayores
a las del plasma, lo que indica una secreción activa
local. También es importante la IgE, ya que puede mediar
frecuentemente en reacciones de tipo alérgico.
Si bien el déficit selectivo de IgA
es el más frecuente de los trastornos aislados, su
incidencia es baja y determina una mayor propensión
para desarrollar infecciones respiratorias. Las fallas en
la producción sistémica de inmunoglobulinas
determinan una mayor incidencia y gravedad de infecciones
por bacterias, dentro de las cuales las más frecuentes
son las capsuladas (neumococo, hemófilos) y los estafilococos.
Cuando la inmunidad celular no está comprometida simultáneamente,
la eliminación de virus, micobacterias, parásitos
y hongos se efectúa normalmente.
Inmunidad celular: en el pulmón
existen diferentes tipos de linfocitos, capaces de actuar
como reguladores y como efectores de las respuestas inmunes,
junto con los fagocitos. Sus alteraciones, en linfomas, SIDA,
uso de citotóxicos, etc., determinan una mayor frecuencia
y gravedad de infecciones por virus, Pneumocystis jirovesi,
hongos, micobacterias y otros microorganismos oportunistas
que son eliminados por estas células.
Trastornos mixtos: las alteraciones
aisladas de la inmunidad humoral o celular son relativamente
raras. Más frecuentes son las condiciones en que se
altera un conjunto de funciones inmunes, específicas
e inespecíficas, en las cuales puede predominar alguna
de éstas. Por ejemplo, si bien en las leucemias agudas
el defecto básico es un déficit de fagocitos,
las drogas utilizadas en su tratamiento pueden alterar la
inmunidad celular. A la inversa, en los linfomas de Hodgkin
el trastorno básico es celular, pero su tratamiento
con drogas y la esplenectomía hace a los pacientes
más susceptibles a infecciones propias de déficit
humoral.
DAÑO PULMONAR POR REACCIONES INMUNES
Clásicamente se describen 4 tipos
de daño tisular por mecanismos inmunes. Si bien cada
uno de ellos se puede describir en forma más o menos
precisa, es habitual que en diferentes enfermedades se mezclen.
TIPO I, reacción inmediata
o reagínica, en la cual un anticuerpo, generalmente
IgE, se adhiere por su fracción Fc a los mastocitos.
Los individuos afectados, denominados atópicos, son
aquellos que reaccionan produciendo una cantidad exagerada
de IgE ante alergenos, que son estímulos habituales
e inofensivos para las personas normales. Al ponerse en contacto
el anticuerpo con su alergeno específico, se produce
una señal que induce la liberación de mediadores
inflamatorios presentes en los gránulos del mastocito,
lo que determina aumento de la permeabilidad vascular con
edema, quimiotaxis y contracción del músculo
liso de vías aéreas. Estos efectos ocurren 5
a 15 minutos después del contacto con el antígeno.
La alergia tipo I está involucrada en pacientes con
rinitis alérgica y asma bronquial, en los cuales el
alergeno es inhalado. Ocasionalmente puede observarse obstrucción
bronquial en pacientes con una reacción alérgica
sistémica, generalmente al inyectar parenteralmente
un medicamento que actúa como antígeno, lo que
determina la liberación de mediadores a la circulación.
En clínica, la presencia de atopia se demuestra usualmente
mediante la aplicación de una gota del alergeno en
solución a la piel, que se escarifica levemente (prick
test), produciéndose una reacción local
de edema y eritema cuando es positiva.
TIPO II o citotóxica, en la
cual el alergeno es parte de la pared de una célula,
contra la cual existen anticuerpos generalmente del tipo IgG
o IgM. Este tipo de reacción puede ocurrir contra componentes
normales de la pared celular (autoinmunidad) o por haptenos
que se unen a ella modificando su estructura antigénica
(alergia). La reacción antígeno anticuerpo suele
activar la secuencia del complemento, con el subsecuente daño
tisular. Este mecanismo inmunológico participaría
en el síndrome de Goodpasture, que es una enfermedad
infrecuente caracterizada por hemorragias pulmonares y compromiso
renal. Es posible que este tipo de reacción esté
involucrado también en otras enfermedades pulmonares.
TIPO III o por complejos inmunes,
en la cual el antígeno y el anticuerpo (IgG, IgM) están
en solución en los líquidos corporales y reaccionan
formando complejos antígeno-anticuerpo, los cuales
activan la secuencia del complemento, iniciando un proceso
inflamatorio que afecta a los tejidos circundantes. La reacción
se inicia corrientemente 4-6 horas después de la exposición
al antígeno y dura 24 o más horas. Este tipo
de reacción se observa en algunos asmáticos
y en enfermos con neumonitis alérgica extrínseca.
Debido a los repetidos episodios de inflamación con
daño tisular, en pacientes con esta clase de mecanismo
se puede producir fibrosis cicatricial del tejido pulmonar
comprometido y bronquiectasias. Este tipo de reacción
podría también estar involucrado en la influenza
A.
TIPO IV o celular, en la cual hay
una reacción no mediada por anticuerpos sino por linfocitos
y macrófagos sensibilizados, dirigida generalmente
contra células infectadas por microorganismos intracelulares,
como micobacterias, virus, hongos y legionella, o contra células
neoplásicas. Este tipo de hipersensibilidad se observa
en la tuberculosis y enfermedades micóticas y probablemente
participa en otras enfermedades pulmonares.
|
|
|
