糖尿病患者的肺功能变化

当前糖尿病已经成为危害人类健康的第三类非传染性疾病,其慢性并发症已成为糖尿病患者致残、致死的重要原因。对于糖尿病慢性并发症,如糖尿病性心血管疾病、糖尿病肾病、糖尿病性视网膜病变、糖尿病性周围神经病变等已被人们广泛认识和研究,而有关糖尿病对肺部病变影响的研究甚少。随着对其慢性并发症研究的不断深入,糖尿病引起的肺部改变正被人们逐步认识。近年来,国内外学者对糖尿病引起的肺功能变化均作了大量的研究工作,力图了解糖尿病的肺病理变化及发生肺损害的可能机制。 北京京煤集团总医院重症监护室彭宁安

糖尿病肺脏病理学改变
 

早在20世纪70年代,Schuyler等首次报道没有肺部疾患、过敏及吸烟史的1型糖尿病青年患者的一氧化碳弥散量(DLCO)、肺弹性回缩力、肺容量、最大用力呼吸量等肺功能试验(PFTs)降低,认为是糖尿病影响肺部弹性蛋白所致,具有发展成慢性气流阻塞的危险,首次提出肺脏可能是糖尿病的靶器官之一。Sandler等和罗梅等还发现1型糖尿病患者DLCO降低的同时还伴随着肺部毛细血管血容量的减少,因为一氧化碳(CO)转运能力主要受肺部毛细血管内皮细胞完整性影响。此后,人们开始关注糖尿病时肺部血管的变化,国内外学者对糖尿病肺功能的变化也作了大量研究工作。糖尿病患者导致肺功能损害的原因尚不清楚,但国外学者对糖尿病和非糖尿病患者的尸检材料证实,糖尿病患者的肺动脉壁、肺泡毛细血管基底膜、肺泡上皮和肺泡壁都较非糖尿病患者明显增厚,这为糖尿病肺受累提供了病理依据。

经过对2型糖尿病患者肺组织活检标本进行电镜观察发现,2型糖尿病患者存在着肺泡上皮和毛细血管内皮间基底板弥漫性增厚,呈洋葱皮样改变,基底板周围蛋白质沉着,并与基底板混合在一起,个别微血管狭窄,甚至闭塞;微血管远端可见不规则高电子密度物质沉着;内皮细胞及周细胞内粗面内质网池扩张,大吞噬体(囊泡)形成,II型肺泡细胞变圆、变小;细胞表面绒毛消失,嗜锇板层小体显著减少,并出现萎缩,嗜锇小体失去板层状结构,形成一高电子密度实心小团块;胞浆内粗面内质网及线粒体均呈囊性扩张,囊内似有透亮物质,说明糖尿病早期患者肺组织确实存在着微血管病变,并可能存在肺表面活性物质合成和分泌障碍,进而导致肺泡塌陷并引起肺功能的改变。卓婕等的研究发现,电镜下糖尿病大鼠肺泡毛细血管内皮细胞的基底膜比正常对照组显著增厚,基板增厚使得氧气弥散距离增加,气体交换功能受到影响,另一明显变化是肺间质中的胶原和弹性蛋白含量明显增加,使肺泡隔明显增宽,同时造成肺泡腔的塌陷和血管腔的狭窄,甚至闭塞,因而造成气体弥散面积减小,也影响通气/血流比值。

有研究认为,糖尿病患者的动脉血氧分压(PaO2)降低时肺毛细血管和表面活性物质有异常,这种异常改变可能是导致肺功能障碍的重要原因。沈兴平等报道糖尿病4周时大鼠已存在肺细胞外基质异常,结缔组织蛋白质合成增加,降解减少,表现为弹性纤维、胶原纤维增多、增粗,IV型胶原和层黏连蛋白呈索状、线状分布于肺泡隔、细支气管基底膜、小血管和毛细血管基底膜,而且含量增多。高血糖时胶原蛋白的非酶糖基化作用使胶原降解减弱,胶原积聚,同时形成的晚期糖基化终末产物(AGES)作用于IV型胶原使其弹性下降、变硬,肺弹性下降,表现为肺活量(VC)和肺总量(TLC)下降。IV型胶原和层黏连蛋白的分布变化和含量增加使基底膜成分变化,肺上皮细胞基底膜和肺血管基底膜增厚,使肺弥散功能下降,最终导致肺通气及肺弥散功能下降。张宏等利用透射电镜观察10例2型糖尿病合肺癌患者远离癌肿组织周围的肺组织活检标本,结果发现:肺II型肺泡组织变小,表面微绒毛消失,嗜锇性板层小体萎缩,失去板层结构,形成一高电子密度实心小团块;粗面内质网及线粒体均呈囊性扩张,内有透亮物质沉积,常染色质减少,异染色质凝聚;肺泡上皮和血管内质间基膜弥漫性增厚,呈洋葱皮样改变,周围有蛋白质沉着并与基膜融合。说明肺为糖尿病慢性“攻击”的靶器官,糖尿病所导致的肺组织病理改变有不同于其他肺疾患的自身特点,是肺功能异常的病理基础。

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