Pathofysiologie van COPD:Perspectief vanuit longfunctie

VVLR - 2019Prof W. Janssens

Dienst Pneumologie Leuven

Definitie

COPD definitie volgens GOLD

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a

common, preventable and treatable disease that is

characterized by persistent respiratory symptoms and

airflow limitation that is due to airway and/or alveolar

abnormalities usually caused by significant exposure to

noxious particles or gases.

Definitie

COPD definitie volgens GOLD

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a common, preventable and

treatable disease that is characterized by

1/ persistent respiratory symptoms and

2/ airflow limitation that is due to airway and/or alveolar abnormalities,

3/ usually caused by significant exposure to noxious particles or gases.

Diagnose van COPD

CoughSputumDyspnea

ExposureAgeGenetic

SPIROMETRY

Airway narrowingAlveolar abnormalities

1 3

2

SYMPTOMS RISK FACTORS

Risicofactoren en Pathogenese

Cigarette smoke

Epithelial

cells

CD8+ Tc cell

Emphysema

Proteases

Mucous hypersecretion

Macrophage/Dendritic cell

NeutrophilMonocyte

Fibroblast

Obstructive bronchiolitis

Fibrosis

Barnes PJ & Hansel TT, The Lancet 2004

Risicofactoren en Pathogenese

Neutrophils

1. Mucus hypersecretion

2. Proteolysis – elastin degradation: emphysema

3. Anti-bacterial defense

Macrophages

1. Proteolysis – elastin degradation: emphysema

2. Neutrophil attractant

3. Phagocytosis (bacteria/particles)

CD8-lymphocytes

1. Proteolysis – elastin degradation: emphysema

2. Cellular apoptosis

3. Antigen specific immune defense (bacterial/viruses)

Risicofactoren en Pathogenese

Risicofactoren en Pathogenese

Normal COPD

Hogg JC. Lancet. 2004;364:709-721.

Mooi openstaande luchtweg Vernauwde luchtweg

Risicofactoren en Pathogenese

Normal EMPHYSEMA

Hogg JC. Lancet. 2004;364:709-721.

Mooi openstaande luchtweg dichtgevallen luchtweg

Flow limitation on spirometry

Flow limitation: mechanisms

COPD: 1/ secreties, 2/ oedeem, bronchoconstrictie3/ verminderde ophanging van luchtwegen4/ verminderde elastic recoil – shift equal pressure point

Flow limitation: shift equal pressure point

P alveolair

P mond

EPP EPP

Normaal thv lobaire bronchi(ondersteund door kraakbeen)

Bij toename van compliantie of verlies van elastic recoil migreert het naar de periferie toe tot aan de kleine luchtwegen (zonder kraakbeen)

Collaps treedt op tijdens geforceerde expiratie

P alveolairemphysema

Small airways – silent zone

Impact van

vernauwing

luchtweg

>>>Impact van

vernauwing

luchtweg

Small airways – silent zone

The law van Poiseuille beschrijft de druk-debiet verhoudings-kenmerken voor laminaire stroming door buizen

De weerstand tegen de stroming is R = P /V’ = 8.l. / .r4

R ≈ 1/ r4

als radius verdubbelt, zal de luchtwegweerstand met 16X verminderen

Straal 1 <<< Straal 2

Weerstand wordt vooral bepaald door de grote luchtwegen

HRCT (resolutie 600µm)

microCT (resolutie 10µm)

Small airways - silent zone

Airways on micro CT scan

In emphysema (CLE – PLE):

Terminal airways rapidly

disappear

McDonough JE et al. N Engl J Med 2011;365:1567-1575

In emphysema (CLE – PLE):

Reduced number of airway

generations on HRCT

Airways generations on HRCT scan

McDonough JE et al. N Engl J Med 2011;365:1567-1575

FE

V1 (

% v

an

waard

e o

p 2

0

j

Wise et al. Nat genet 2010

Airway generations: pathways to COPD

FE

V1 (

% v

an

waard

e o

p 2

0

j Airway generations: pathways to COPD

Lange et al. NEJM 2015

50% COPD in

kader van

initieel lage

volumes

(vertakkingen?)

Conclusie pathogenese

Er zijn verschillende mechanismes bij COPD die leiden tot airflow limitatie

sputum

bronchuswandverdikking

parenchymafbraak

Er is een belangrijk verlies van de kleinste luchtwegen die we niet zien en

ook niet goed kunnen meten bij COPD.

= Silent zone

= Diagnose van COPD (zelfs GOLD I) is per definitie dus laattijdig.

De ontwikkeling van de luchtwegboom een belangrijke factor voor risico

op COPD.

Diagnose van COPD

Diagnose van COPD

FIXED RATIO:

Post bronchodilator FEV1/FVC < 0,7

Stage I: Mild FEV1 > 80% predicted

Stage II: Moderate 50% < FEV1 < 80% predicted

Stage III: Severe 30% < FEV1 < 50% predicted

Stage IV: Very Severe FEV1 < 30% predicted

Fixed versus lower limit

LLN = Mean FEV1/FVC – 1,64 SD LLN FEV1/FVC < 0.7 after 50 y

Quanjer et al. Eur Respir J; 42: 1046-1054

Fixed ratio

LLN

Mannino et al. Thorax 2007;62:237–241

Fixed versus lower limit

Van Dijk et al. COPD 2014

Fixed versus lower limit

GOLD better LLN betterIn between No difference

Fixed ratio

LLN

Woodruff et al. NEJM 2016

Symptoms predict clinical evolution

Martinez et al. AJRCCM 2016

Radiological abnormalities with flow limitation

Conclusie diagnose

Spirometrie is de sleutel voor de diagnose van COPD

MAAR

Onvoldoende om de ziekte vroegtijdig en accuraat te diagnosticeren

Andere testen zijn noodzakelijk

Longvolumina + diffusie

GEZOND

EMFYSEEM

Patroonherkenning

Elke test draagt bij in de

diagnostiek van COPD

4 testen samen

sensitiviteit : 93%

specificiteit : 97% voor

de diagnose van COPD

Decramer et al. Lancet Resp Res. 2013: 705-713

Een goed begrip van de pathofysiologie bij COPD zorgt voor een beter inzicht in de longfunctionele afwijkingen

Spirometrie is en blijft het basisonderzoek voor diagnose van COPD.

Kleine luchtwegen, luchtweg generaties maken vroegtijdige diagnostiek complex

Longvolumina, weerstand en diffusiemetingen zijn metingen die diagnose bevestigen of kunnen helpen bij de diagnose wanneer spirometrie faalt

Klinisch komt het dikwijls neer op patroon herkenning

Conclusies