background image

1

 

 

 

Respiratory diseases                                   د. سرى سلمان عجام

 
Emphysema : - 

 

Definition: is characterized by irreversible enlargement of the airspaces distal to the 
terminal  bronchiole,  accompanied  by  destruction  of  their  walls  without  obvious 
fibrosis. 
Incidence. 
COPD is  a major  public health problem.  It  is  the fourth  leading  cause of morbidity 
and mortality in the United States 
Types of emphysema:-  
Emphysema  is  classified  according  to  its  anatomic  distribution  within  the  lobule. 
Recall that the lobule is a cluster of acini, the terminal respiratory units 
 
there are four major types: (1) centriacinar, (2) panacinar, (3) paraseptal, and (4) 
irregular. Of these, only the first two cause clinically significant airflow obstruction 
.  Centriacinar  emphysema  is  far  more  common  than  the  panacinar  form, 
constituting more than 95% of cases.
 
 
1- centriacinar ( centrlobular) emphysema:  
In which the central and proximal part of acinus are affected ( formed by respiratory 
bronchioles )  
The lesions are more sever and common in upper lobes particularly in apical airspaces 
or segments . emphysematous spaces often contain large amounts of black pigment In 
sever centriacinar emphysema , the distal acinus also becomes involved.  
This  type  of  emphysema  is  most  commonly  seen  as  a  consequence  of  cigarette 
smoking and often in association with chronic bronchitis. 
 
  
2- panacinar emphysema :  
In  this  type  of  emphysema,  the  acini  are  uniformly  enlarged  from  the  level  of  the 
respiratory bronchiole to the terminal blind alveoli  
The prefix ―pan‖ refers to the entire acinus but not to the entire lung. In contrast to 
centriacinar emphysema, panacinar emphysema tends to occur more commonly in the 
lower zones  and in  the anterior margins  of the lung, and it is  usually most  severe at 
the bases 
It  tends  to  occur  more  commonly  in  the  lower  lung  zones  and  is  the  type  of 
emphysema that occurs in α1-antitrypsin deficiency.  
 
3- Distal Acinar ( paraseptal) Emphysema  
In  this  form,  the  proximal  portion  of  the  acinus  is  normal  but  the  distal  part  is 
dominantly involved. 
 The  emphysema  is  more  striking  adjacent  to  the  pleural  margin  of  the  lobules.  It 
occurs adjacent to areas of fibrosis, scarring, or atelectasis and is usually more severe 
in the upper half of the lung . 
The characteristic  findings  are of multiple,  continuous, enlarged  airspaces from  less 
than 0.5 cm to more than 2.0 cm in diameter, sometimes forming cystlike structures. 


background image

2

 

 

This  type  of  emphysema  probably  underlies  many  of  the  cases  of  spontaneous 
pneumothorax in young adults. 

 

4-Airspace Enlargement with Fibrosis (Irregular Emphysema)

 

 

Irregular emphysema, so named because the acinus is irregularly involved, is almost 
invariably  associated  with  scarring.  Thus,  it  may  be  the  most  common  form  of 
emphysema, because careful search of most lungs at autopsy shows one or more scars 
from  a  healed  inflammatory  process.  In  most  instances,  these  foci  of  irregular 
emphysema are asymptomatic and clinically insignificant 
 
Clinical Features: 
 
1-  Dyspnea is usually the first symptom. In patient with no "bronchitic" component , 
barrel-chest  is  a  prominent  feature  .  Because  of  dyspnea  ,  there  is  adequate 
oxygenation of Hb . and patient called ( pink puffers ). 
2- in patient with underlying bronchitis , there are cough and wheezing with purulent 
sputum with loss of dyspnea lead to  hypoxia  patient called blue bloaters  
3- weight loss is common and may be so sever as to suggest a hidden malignancy and 
the patient may die from:  
    1- respiratory failure  
    2- right sided heart failure.  
Pathogenesis :  
Emphysema  arising  as  a  consequence  of  two  critical  imbalances  :  protease  -
antiprotease and oxidant – antioxidant imbalances.  
The  protease-  antiprotease  imbalance  is  the  underlying  cause  of  pulmonary 
emphysema in patient with genetic deficiency of α1 – antitrypsin  
.  

α1 – antitrypsin normally present in serum , tissue fluids and macrophages is a major 
inhibitor of protease (elastase) secreted by neutrophils during inflammation, α1-
antitrypsin is encoded by codominantly expressed genes on the proteinase inhibitor 
(Pi) locus on chromosome 14. The Pi locus is extremely polymorphic, with many 
different alleles. Most common is the normal (M) allele and the corresponding 
phenotype. Approximately 0.012% of the US population is homozygous for the Z 
allele, associated with markedly decreased serum levels of α1antitrypsin. More than 
80% of these individuals develop symptomatic panacinar emphysema, which occurs 
at an earlier age and with greater severity if the individual smokes. The following 
sequence is postulated:  

   

1.     Neutrophils (the principal source of cellular proteases) are normally 

sequestered in peripheral capillaries, including those in the lung, and a few 
gain access to the alveolar spaces. 

   

2.     Any stimulus that increases either the number of leukocytes (neutrophils and 

macrophages) in the lung or the release of their protease-containing granules 
increases proteolytic activity. 

   

3.     With low levels of serum α1-antitrypsin, elastic tissue destruction is 

unchecked and emphysema results. 

 

 


background image

3

 

 

In smoking:  
1- the direct chemoattractant effect of nicotine and effect of reactive oxygen species in 
smoke  These activate the transcription factor NF-κB, which switches on genes that 
encode  TNF  and  chemokines,  including  IL-8.  These,  in  turn,  attract  and  activate 
neutrophils. .  
2-With accumulation of neutrophils which release their protease ( elastase ) leading to 
tissue damage because of oxidative injury of smoking that lead to inactivation of α1 – 
antitrypsin  
3- smoking also enhances elastic activity in macrophage which is not inhibited by  α1 
– antitrypsin  
4- the abundant reactive oxygen species will deplete the antioxidants tat are normally 
present  in  the  lung  to  keep  oxidative  damage  to  a  minimum  thereby  inciting  tissue 
damage.  
the loss of elastic tissue  in  the walls  of  alveoli  that surround respiratory  bronchioles 
reduces  radial traction and thus causes the respiratory bronchioles to collapse during 
expiration. 
In addition  the air way obstruction can be caused by 

•  goblet cell hyperplasia & mucus plug 
•   inflammatory edema  
•   muscle hypertrophy  

 
Morphology:  
Grossly  :  the  lung  in  panacinar  emphysema  when  well  developed  ,  appears  pale, 
voluminous , and obscure the heart when anterior chest wall removed at autopsy.  
In centriacinar emphysema , the lungs are deeper pink and less voluminous .  
In extreme cases, emphysematous bullae may be visible .  

 

 
 


background image

4

 

 

 

 
 

 

 


background image

5

 

 

 

Microscopically :  
1- there is thinning and destruction of alveolar walls. with advanced disease , adjacent 
alveoli become confluent creating large airspaces.  
2-  terminal  bronchi  and  bronchioles  may  be  deformed  because  of  loss  of  septa  that 
help tether those structure in parenchyma .  
There is also fibrosis of bronchioles with evidence of bronchitis and bronchiolitis . 
Inflammatory changes in small airways were described earlier 
 
Treatment  options  include  bronchodilators,  steroids,  bullectomy,  and,  in  selected 
patients, lung volume reduction surgery and lung transplantation. Substitution therapy 
with α

1

-AT is being evaluated 

Chronic bronchitis :  
Definition  :  -  is  persistent  productive  cough  for  at  least  3  consecutive  months  in  at 
least 2 consecutive years , in the absence of any other identifiable cause.  
It is common in cigarette smokers and people who expose to air pollutants , such as 
sulfur dioxide and nitrogen dioxide .  
When persistent for years, it may (1) progress to COPD, (2) lead to cor pulmonale and 
heart  failure,  or  (3)  cause  atypical  metaplasia  and  dysplasia  of  the  respiratory 
epithelium, providing a rich soil for cancerous transformation 
Clinical features :  
1-  prominent  cough  and  production  of  sputum  may  persist  without  ventilator 
dysfunction  and  some  patients  may  progress  to  chronic  obstructive  disease  with 
hypoxemia and cyanosis .  
2- chronic bronchitis is complicated by recurrent infection , pulmonary hypertension 
and cardiac failure .  
 
Pathogenesis :  

The primary or initiating factor in the genesis of chronic bronchitis seems to be long-
standing irritation by inhaled substances such as tobacco smoke (90% of patients are 


background image

6

 

 

smokers), and dust from grain, cotton, and silica. The earliest feature of chronic 
bronchitis is hypersecretion of mucus in the large airways, associated with 
hypertrophy of the submucosal glands in the trachea and bronchi.

[24]

 Proteases 

released from neutrophils, such as neutrophil elastase and cathepsin, and matrix 
metalloproteinases, stimulate this mucus hypersecretion. As chronic bronchitis 
persists, there is also a marked increase in goblet cells of small airways—small 
bronchi and bronchioles
—leading to excessive mucus production that contributes to 
airway obstruction. It is thought that both the submucosal gland hypertrophy and the 
increase in goblet cells are protective metaplastic reactions against tobacco smoke or 
other pollutants (e.g., sulfur dioxide and nitrogen dioxide). 

The role of infection seems to be secondary. It is not responsible for the initiation of 
chronic bronchitis but is probably significant in maintaining it and may be critical in 
producing acute exacerbations. Cigarette smoke predisposes to infection in more than 
one way.  

1-It interferes with ciliary action of the respiratory epithelium, it may cause direct 
damage to airway epithelium,  

2- it inhibits the ability of bronchial and alveolar leukocytes to clear bacteria.  

Viral infections can also cause exacerbations of chronic bronchitis. 

 
Morphollogy : -  
Grossly : the mucosal lining of larger airways is usually hyperemic and swollen and 
edema fluid . It is often covered by a layer if mucopurulent sputum.  
Microscopically:  
1- trachea and larger bronchi: 

A.  the  major  change  is  in  the  size  of  the  mucous  gland  (hyperplasia)

This increase can be assessed by the ratio of the thickness of the mucous 
gland layer to  the thickness  of the wall between  the epithelium  and the 
cartilage  (Reid  index).  The  Reid  index  (normally  0.4)  is  increased  in 
chronic bronchitis,  usually in  proportion  to  the severity and duration of 
the disease. 

B.  Increase umber of goblet cells in lining epithelium with concomitant loss 

of ciliated epithelial cells .  

C.  Squamous  metaplasia  frequently  develops  followed  by  dysplastic 

changes.  A  sequence  of  events  that  may  lead  to  evolution  of 
bronchogenic carcinoma.  

D.  A  variable  density  of  inflammatory  cells  largely  mononuclear  but 

sometimes  admixed  with  neutrophils  is  frequently  present  in  the 
bronchial  mucosa  ,  the  tissue  neutrophilia  increases  during  bronchitic 
exacerbations. Unlike asthma , eosinophils don not constitute prominent 
component except in patient with asthmatic bronchitis.  

2- bronchioles: 

A.  Goblet cell metaplasia  
B.  Inflammation  
C.  Fibrosis 

Smooth muscle hyperplasia.

   

              D

 


background image

7

 

 

 

Bronchiectasis :–  

Definition: is the permanent dilation of bronchi and bronchioles caused by destruction 
of  muscle  and  supporting  elastic  tissue  resulting  from  or  associated  with  chronic 
necrotizing infections. It is not a primary disease but rather is secondary to persisting 
infection or obstruction caused by variety of conditions.  
The  condition  that  most  commonly  predispose  to  bronchiectasis  include  the 
following: 
 

1-  Bronchial  obstruction:

  Common  causes  are  tumors,  foreign  bodies,  and 

occasionally  impaction  of  mucus.  Under  these  conditions,  the  bronchiectasis  is 
localized  to  the  obstructed  lung  segment.  Bronchiectasis  can  also  complicate  atopic 
asthma  
 

2- congenital or hereditary conditions

:  

 
A-cystic  fibrosis  the  primary  defect  in  ion  transport  leads  to  defective  mucociliary 
action,  and  accumulation  of  thick  viscid  secretions  that  obstruct  the  airways.  This 
leads  to  a  marked  susceptibility  to  bacterial  infections,  which  further  damage  the 
airways. With repeated infections there is widespread damage to  airway walls, with 
destruction  of  supporting  smooth  muscle  and  elastic  tissue,  fibrosis,  and  further 
dilatation of bronchi. The smaller bronchioles become progressively obliterated as a 
result of fibrosis (bronchiolitis obliterans). 
 
B-  In  immunodeficiency  states,  particularly  immunoglobulin  deficiencies, 
bronchiectasis is prone to develop because of an increased susceptibility to repeated 
bacterial infections 
 
C- Kartagener syndrome, an autosomal recessive disorder, is frequently associated 
with bronchiectasis. Structural abnormalities of the cilia impair mucociliary clearance, 
leading to persistent pulmonary infections.  
(Kartagener syndrome ) ( bronchiectasis, sinusitis, dextrocardia and male sterility) 
 

3-  Postinfectious  conditions

,  including  necrotizing  pneumonia  caused  by 

bacteria  (Mycobacterium  tuberculosis,  Staphylococcus  aureus,  Haemophilus 
influenzae, 

Pseudomonas), 

viruses 

(adenovirus, 

influenza 

virus, 

human 

immunodeficiency virus [HIV]), and fungi (Aspergillus species) 
 

Etiology and Pathogenesis

.

 

 

Obstruction and infection are the major conditions associated with bronchiectasis, and 
it  is  likely  that  both  are  necessary  for  the  development  of  full-fledged  lesions, 
although  either  may  come  first.  After  bronchial  obstruction,  normal  clearing 
mechanisms are impaired, there is pooling of secretions distal to the obstruction, and 
there is inflammation of the airway. Conversely, severe infections of the bronchi lead 

to inflammation, often with necrosis, fibrosis, and eventually dilation of airway          

.

 

 
 

 


background image

8

 

 

Clinical features 
 

1-  persistent  cough  with  expectoration  of  mucopurulent  sputum.    The  sputum  may 
contain flecks of blood; frank hemoptysis can occur. 
2- clubbing of fingers.  
3- hypoxemia , hypercapnia m pulmonary hypertension and core pulmonale.  
4-  metastatic  brain  abscesses  and  reactive  amyloidosis  are  less  frequent 
complications. 
 
Morphology :- 
Grossly  :-  bronchiectatic  involvement  of  lungs  usually  affects  the  lower  lobes 
bilaterally  ,  particularly  those  air  passages  that  are  more  vertical.  The  most  sever 
involvement is found in the more distal bronchi and bronchioles. The airways may be 
dilated to as much as 4 times their usual diameter.  
Microscopically :  
The histologic findings vary with the activity and chronicity of the disease. In the full-
blown picture of disease, an intense acute and chronic inflammatory  exudate within 
the  walls  of  the  bronchi  and  bronchioles  and  the  desquamation  of  lining  epithelium 
cause extensive areas of ulceration. 
Fibrosis of bronchial and bronchiolar walls develop in more chronic cases.  
When healing occurs , the lining epithelium may regenerate completely , however so 
much injury has occurred that abnormal dilation and scarring has occurred.  
Necrosis destroys the bronchial and bronchiolar walls and forms lung abscess.  
  

 

 


background image

9

 

 

   

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام عضوان و 119 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل