Οπτικές, κυτταρικές, μοριακές και λειτουργικές αλλαγές στους πνεύμονες του καπνιστή
Πολλοί άνθρωποι θυμούνται την ακρόαση σχετικά με τη διαφορά ανάμεσα στους πνεύμονες του καπνιστή και τους κανονικούς υγιείς πνεύμονες στο σχολείο. Μπορεί να θυμάστε ακόμη και τις αφίσες που απεικονίζουν τους μαύρους, άσχημους φακούς των ανθρώπων που καπνίζουν. Αυτό συμβαίνει πραγματικά; Τι κάνει ο καπνός τσιγάρων στους πνεύμονες;
Διαφορές ανάμεσα στους πνεύμονες του καπνιστή και τους φυσιολογικούς υγιείς πνεύμονες
Για να κατανοήσουμε πραγματικά την επίδραση του καπνού στον πνεύμονα πρέπει να ρίξουμε μια ματιά τόσο στην ανατομία - πώς αλλάζει η εμφάνιση των πνευμόνων όσο και στην φυσιολογία - πώς η λειτουργία των πνευμόνων ενός καπνιστή διαφέρει από εκείνη των υγιών πνευμόνων.
Ακόμα θέλουμε να σκάψουμε ακόμα πιο βαθιά από αυτό. Τι μοιάζουν με τους πνεύμονες ενός καπνιστή ξεκινώντας από τις αλλαγές που μπορείτε να δείτε με γυμνό μάτι σας, μέχρι τις γενετικές αλλαγές που είναι πολύ μικρές για να το δείτε ακόμα και κάτω από το μικροσκόπιο;
Οι αφίσες για τις οποίες μιλήσαμε νωρίτερα δεν ήταν ψέμα. Ας ξεκινήσουμε με αυτό που μπορείτε να δείτε εάν θα μπορούσατε να κοιτάξετε ολόκληρους πνεύμονες που εκτίθενται στον καπνό.
Τι μοιάζει με τον πνεύμονα του καπνιστή;
Η παραπάνω φωτογραφία είναι ειλικρινά αυτό που οι πνεύμονες ενός δια βίου καπνιστή μοιάζουν με μια οπτική επιθεώρηση με γυμνό μάτι. Είναι σημαντικό να δηλώσετε ότι όλοι οι μαύροι πνεύμονες δεν σχετίζονται με τον καπνό του καπνού. Άλλα ερεθιστικά που μπορούν να εισπνευστούν μπορούν να προκαλέσουν και αυτή την εμφάνιση, όπως η ασθένεια των μαύρων πνευμόνων που παρατηρείται μερικές φορές στους ανθρακωρύχους. Ωστόσο, είναι πολύ εύκολο να το πεις όταν κοιτάζεις ένα σύνολο πνευμόνων, ανεξάρτητα από το αν ένα άτομο καπνίζει ή όχι κατά τη διάρκεια της ζωής του.
Από πού προέρχεται το μαύρο ή καφέ χρώμα; Όταν εισπνέετε καπνό τσιγάρων, υπάρχουν χιλιάδες μικροσκοπικά σωματίδια με βάση τον άνθρακα που εισπνέονται.
Τα σώματα μας έχουν έναν ιδιαίτερο τρόπο αντιμετώπισης αυτών των σωματιδίων για να τα βγάλουν πέρα από το δρόμο αν θέλετε.
Μόλις εισπνεύσετε μια ρουφηξία καπνού τσιγάρου, το σώμα σας ειδοποιείται για το γεγονός ότι έχουν εισβάλλει τοξικά σωματίδια. Τα φλεγμονώδη κύτταρα βυθίζονται στη σκηνή. Ένας τύπος λευκών αιμοσφαιρίων που ονομάζονται μακροφάγα μπορεί να θεωρηθεί ως τα "φορτηγά απορριμμάτων" του ανοσοποιητικού μας συστήματος. Τα μακροφάγα ουσιαστικά "τρώνε" τα άσχημα καφέ-μαύρα σωματίδια στον καπνό τσιγάρων σε μια διαδικασία που ονομάζεται φαγοκυττάρωση.
Δεδομένου ότι αυτά τα σωματίδια θα μπορούσαν να είναι καταστρεπτικά ακόμη και στα σκουπιδοτενεκέτα, αυτά περιτριγυρίζονται σε μικροσκοπικά κυστίδια και αποθηκεύονται ως τοξικά απόβλητα. Και εκεί κάθονται. Καθώς όλο και περισσότερα μακροφάγα που περιέχουν συντρίμμια συσσωρεύονται στους πνεύμονες και τους λεμφαδένες μέσα στο στήθος, τόσο πιο σκοτεινοί εμφανίζονται οι πνεύμονες.
Οι πνεύμονες του καπνιστή σε κυτταρικό επίπεδο
Λαμβάνοντας ένα βήμα προς τα κάτω στο μέγεθος και εξετάζοντας τους πνεύμονες πιο στενά, ένας αυξανόμενος αριθμός τραυματισμών που σχετίζονται με τον καπνό βρίσκονται. Κάτω από ένα μικροσκόπιο, τα κύτταρα και οι περιβάλλοντες ιστοί γίνονται ορατά ως μια καλά διορισμένη πόλη, αλλά μια πόλη που έχει καταστραφεί από το τοξικό σύννεφο καπνού που έχει κατέβει πάνω της.
Cilia: Οι κροκάλες είναι μικροσκοπικά εξαρτήματα που μοιάζουν με τρίχες που ευθυγραμμίζουν τους βρόγχους και τα μικρότερα βρογχιόλια. Η δουλειά των βλεφαρίδων είναι να πιάσουν ξένα υλικά που βρουν το δρόμο τους στους αεραγωγούς και να τα προωθήσουν προς τα έξω και έξω από τους πνεύμονες στο λαιμό με έναν κύμα. Από το λαιμό, το υλικό μπορεί στη συνέχεια να καταποθεί και να καταστραφεί από τα οξέα του στομάχου.
Δυστυχώς, οι τοξίνες στον καπνό των τσιγάρων, όπως η ακρολεΐνη και η φορμαλδεΰδη, παραλύουν αυτά τα μικροσκοπικά φύλλα, ώστε να μην μπορούν να εκτελέσουν τη λειτουργία τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα άλλες τοξίνες (πάνω από 70 από αυτές καρκινογόνες) και μολυσματικούς οργανισμούς που αφήνονται στους πνεύμονες όπου μπορούν να βλάψουν τόσο σε κυτταρικό επίπεδο όσο και σε μοριακό επίπεδο, αλλαγές που μπορούν με τη σειρά τους να οδηγήσουν σε καρκίνο και άλλες ασθένειες.
Βλέννα: Τα φλεγμονώδη κύτταρα που τραβούν τη σκηνή στους αεραγωγούς εκκρίνουν βλέννα ως απάντηση στις επιβλαβείς χημικές ουσίες του καπνού τσιγάρων . Αυτή η βλέννα μπορεί να περιορίσει την ποσότητα του πλούσιου σε οξυγόνο αέρα που φτάνει στους μικρότερους αεραγωγούς όπου πραγματοποιείται η ανταλλαγή αερίων. Η βλέννα μπορεί επίσης να παρέχει ένα θρεπτικό έδαφος αναπαραγωγής για την ανάπτυξη επιβλαβών βακτηρίων.
Οι Αερογραμμές: Κάτω από το μικροσκόπιο, οι αεραγωγοί μπορούν να φαίνονται τεντωμένοι - όπως το ελαστικό σε ένα παλιό ζευγάρι σορτς. Αυτή η ελάττωση της ελαστικότητας που προκαλείται από τα συστατικά του καπνού έχει σημαντικές λειτουργικές επιπτώσεις επίσης (συζητείται αργότερα).
Οι κυψελίδες: Οι κυψελίδες είναι οι μικρότερες των αεραγωγών και ο τελικός προορισμός του οξυγόνου στον πνεύμονα που εισπνέουμε.
Αυτές οι κυψελίδες περιέχουν ελαστίνη και κολλαγόνο που τους επιτρέπει να επεκτείνονται με έμπνευση και να ξεφουσκώνουν με την εκπνοή. Συνολικά, η επιφάνεια των κυψελίδων σας είναι περίπου 70 τετραγωνικά μέτρα, και αν τα βάζετε επίπεδη και τα τοποθετείτε στο τέλος θα καλύπτουν ένα γήπεδο τένις.
Οι τοξίνες στον καπνό τσιγάρων βλάπτουν αυτές τις μικροσκοπικές δομές με λίγους τρόπους. Είναι εύκολο για τις τοξίνες να βλάψουν τους λεπτούς τοίχους τους προκαλώντας να σπάσουν. Ο καπνός τσιγάρων βλάπτει επίσης τις κυψελίδες που παραμένουν άθικτες, μειώνοντας την ικανότητά τους να επεκτείνονται και να συστέλλονται.
Η βλάβη στις κυψελίδες είναι ένα πρόβλημα που διαιωνίζει το άτομο. Καθώς καταστρέφονται περισσότερες κυψελίδες, υπάρχει μεγαλύτερη παγίδευση αέρα στις κυψελίδες (ο αέρας δεν μπορεί να αναρροφηθεί), με αποτέλεσμα τη διαστολή και τη διάρρηξη περισσότερων κυψελίδων. Γενικά, ένα μεγάλο ποσοστό των κυψελίδων πρέπει να υποστεί βλάβη πριν εμφανιστούν τα συμπτώματα - υποξία λόγω της παρουσίας λιγότερου οξυγόνου για την ανταλλαγή. Προβλήματα με την ανταλλαγή οξυγόνου μεταξύ των κυψελίδων και των κυψελίδων συζητούνται περαιτέρω υπό τη λειτουργία.
Τα τριχοειδή: Σε κυτταρικό επίπεδο, δεν είναι μόνο πνευμονικός ιστός που έχει υποστεί βλάβη. Το μικρότερο από τα αιμοφόρα αγγεία, τα τριχοειδή αγγεία, τα οποία συνδέονται στενά με τους μικρότερους αεραγωγούς, είναι επίσης κατεστραμμένα από τον καπνό του καπνού. Ακριβώς όπως το κάπνισμα μπορεί να προκαλέσει βλάβη στα μεγαλύτερα αιμοφόρα αγγεία (που μπορεί τελικά να οδηγήσει σε καρδιακές προσβολές), μπορεί να προκαλέσει ουλές και πάχυνση των τριχοειδών τοιχωμάτων στους τοίχους των πνευμόνων που χρειάζεται να περάσει το οξυγόνο για να συνδυαστεί με την αιμοσφαιρίνη τα ερυθρά αιμοσφαίρια που μεταφέρονται από τους πνεύμονες στο υπόλοιπο σώμα.
Οι πνεύμονες καπνιστών σε μοριακό επίπεδο: Γενετική και επιγενετική
Για να κατανοήσουμε πραγματικά πώς το κάπνισμα προκαλεί ορισμένες παθήσεις των πνευμόνων, όπως ο καρκίνος του πνεύμονα, πρέπει να κοιτάξουμε βαθύτερα μέσα στα κύτταρα σε μοριακό επίπεδο. Αυτό είναι ένα επίπεδο που δεν μπορούμε να δούμε απευθείας μέσω μικροσκοπίου.
Στον πυρήνα καθενός από τα πνευμονικά μας κύτταρα ζει το DNA μας - το σχέδιο του κυττάρου. Αυτό το DNA περιέχει τις οδηγίες για την παρασκευή κάθε πρωτεΐνης που απαιτείται για να αναπτυχθεί το κύτταρο, να λειτουργήσει, να επιδιορθωθεί και να πει στο κελί ότι είναι καιρός να πεθάνει όταν γίνει παλαιό ή κατεστραμμένο.
Μπορεί να έχετε ακούσει ότι μια σειρά μεταλλάξεων σε ένα κύτταρο είναι υπεύθυνη για τη σχέση μεταξύ του καρκίνου του πνεύμονα και του καπνίσματος, αλλά πολλές μεταλλάξεις συνήθως παίρνουν πριν το κύτταρο γίνει καρκινικό. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν συνήθως χιλιάδες μεταλλάξεις σε ένα μόνο κύτταρο πνεύμονα που εκτίθεται στον καπνό.
Ορισμένα γονίδια στα πνευμονικά κύτταρα κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για την ανάπτυξη και τη διαίρεση του κυττάρου. Ένας τύπος γονιδίων που ονομάζονται ογκογονίδια, προκαλούν την ανάπτυξη και τη διάσπαση των κυττάρων (ακόμη και όταν δεν πρέπει). Άλλα γονίδια, που ονομάζονται γονίδια καταστολής όγκων, κωδικοποιούν πρωτεΐνες οι οποίες επιδιορθώνουν το κατεστραμμένο ϋΝΑ ή εξαλείφουν κατεστραμμένα κύτταρα τα οποία δεν μπορούν να επισκευαστούν.
Πολλά συστατικά στον καπνό τσιγάρων έχουν βρεθεί ότι προκαλούν μεταλλάξεις (είναι καρκινογόνα) αλλά μελέτες έχουν δείξει ακόμη τρόπους με τους οποίους ο καπνός προκαλεί ειδικά τη βλάβη που μπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο. Για παράδειγμα, μερικά καρκινογόνα του καπνού προκαλούν μεταλλάξεις στο γονίδιο ρ53, ένα γονίδιο καταστολής όγκων το οποίο κωδικοποιεί πρωτεΐνες οι οποίες επισκευάζουν κατεστραμμένα κύτταρα ή εξαλείφονται έτσι ώστε να μην γεννιέται ένα καρκινικό κύτταρο.
Τέλος, εκτός από τις γενετικές αλλαγές που προκαλούνται από το κάπνισμα, ο καπνός μπορεί να προκαλέσει και επιγενετικές αλλαγές στα πνευμονικά κύτταρα. Οι επιγενετικές αλλαγές δεν αναφέρονται σε πραγματικές αλλαγές στο DNA ενός κυττάρου, αλλά στον τρόπο με τον οποίο εκφράζονται τα γονίδια.
Γεγονότα σχετικά με τη λειτουργία των πνευμόνων του καπνιστή ενάντια στους υγιείς πνεύμονες: Φυσιολογία
Ακριβώς όπως υπάρχουν πολλές αλλαγές που συμβαίνουν διαρθρωτικά στους πνεύμονες κάποιου που καπνίζει, υπάρχουν αρκετές αλλαγές που λαμβάνουν χώρα και σε λειτουργικό επίπεδο. Οι δοκιμές πνευμονικής λειτουργίας συγκρίνοντας αυτούς που καπνίζουν με εκείνους που δεν καπνίζουν συχνά δείχνουν αλλαγές πολύ νωρίς, ακόμη και σε εφήβους που καπνίζουν και πολύ πριν εμφανιστούν οποιαδήποτε συμπτώματα.
Ικανότητα πνευμόνων στους πνεύμονες του καπνιστή ενάντια στους υγιείς πνεύμονες
Η συνολική χωρητικότητα του πνεύμονα ή η συνολική ποσότητα αέρα που μπορείτε να αναπνέετε λαμβάνοντας τη μέγιστη δυνατή αναπνοή μειώνεται από το κάπνισμα με διάφορους τρόπους. Το κάπνισμα μπορεί να προκαλέσει βλάβη στους μύες στο στήθος μειώνοντας την επέκταση που απαιτείται για να πάρει μια βαθιά ανάσα. Η ελαστικότητα του λείου μυός στους αεραγωγούς επηρεάζεται ομοίως, και σε συνδυασμό με την απώλεια ελαστικότητας, μπορεί να περιορίσει την ποσότητα του αέρα που εισπνέεται επίσης. Και σε μικροσκοπικό επίπεδο, όταν υπάρχουν λιγότερες κυψελίδες ή ο αέρας δεν μπορεί να φτάσει στις κυψελίδες, επηρεάζεται επίσης η πρόσληψη της αναπνοής. Όλες αυτές οι δυνάμεις λειτουργούν από κοινού για να μειώσουν την ικανότητα των πνευμόνων
Εκτός από την ικανότητα του πνεύμονα, το κάπνισμα προκαλεί δυσκολία στην εκπνοή του διοξειδίου του άνθρακα που μεταφέρεται από τα τριχοειδή αγγεία στους πνεύμονες στις κυψελίδες. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, μειωμένη ελαστικότητα των μεγαλύτερων αεραγωγών και μειωμένη ανάκρουση των κυψελίδων οδηγεί σε παγίδευση αέρα. Αυτό οδηγεί σε μείωση του καταναγκαστικού εκπνεόμενου όγκου.
Ευτυχώς, οι ερευνητές σημείωσαν ότι ένα από τα οφέλη της εγκατάλειψης του καπνίσματος μετά από μόλις 2 εβδομάδες είναι η αύξηση τόσο της χωρητικότητας των πνευμόνων όσο και του όγκου εκπνοής.
Αλλαγή οξυγόνου στους πνεύμονες του καπνιστή ενάντια στους υγιείς πνεύμονες
Δεν είναι μόνο η ικανότητα του οξυγόνου να εισέλθει και να περάσει κάτω στις κυψελίδες ή ακόμα και τον αριθμό των υγιών κυψελίδων που υπάρχουν. Το οξυγόνο που φθάνει σε αυτές τις κυψελίδες πρέπει να περάσει από την επένδυση μεμονωμένων κυψελίδων των κυψελίδων και έπειτα από το διπλό κυτταρικό στρώμα των τριχοειδών αγγείων, ώστε να φτάσει στην αιμοσφαιρίνη στα ερυθρά αιμοσφαίρια που πρέπει να παραδοθούν στο υπόλοιπο σώμα.
Όπως σημειώθηκε παραπάνω, ο καπνός τσιγάρων μπορεί να επηρεάσει τόσο τις κυψελίδες όσο και την επένδυση των τριχοειδών αγγείων που καθιστούν τη διέλευση οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα μεταξύ των δύο πιο δύσκολες. Όχι μόνο υπάρχει μικρότερη επιφάνεια διαθέσιμη για ανταλλαγή αερίου, αλλά η ανταλλαγή διακυβεύεται. Είναι πιο δύσκολο για το οξυγόνο να περάσει μέσα από τα σημαδεμένα τοιχώματα των κυψελίδων και των τριχοειδών. Η ικανότητα διάχυσης είναι ένα τεστ πνευμονικής λειτουργίας το οποίο μετρά αυτή την ικανότητα ενός αερίου να κάνει αυτή τη μετάβαση από τις κυψελίδες στην κυκλοφορία του αίματος.
Άλλες φυσιολογικές αλλαγές στους πνεύμονες ενός καπνιστή
Υπάρχουν πολλές περισσότερες αλλαγές που συμβαίνουν στους πνεύμονες κάποιου που καπνίζει και εκείνες που αναφέρονται εδώ αγγίζουν μόνο την επιφάνεια. Ενώ ορισμένες από αυτές τις αλλαγές δεν είναι αναστρέψιμες, δεν είναι ποτέ αργά για να σταματήσετε το κάπνισμα τόσο για να ελαχιστοποιήσετε τη ζημιά όσο και για να επιτρέψετε στο σώμα σας να αποκαταστήσει τις βλάβες που μπορούν να αποκατασταθούν και να θεραπευτούν.
Η κατώτατη γραμμή: Πνεύμονες καπνιστών έναντι μη καπνιστών
Εξετάζοντας όλες τις διαρθρωτικές και λειτουργικές αλλαγές στους πνεύμονες κάποιου που καπνίζει τονίζει τη σημασία της διακοπής του καπνίσματος, αν και δεν είναι μόνο οι πνεύμονες που προκαλούν ανησυχία. Υπάρχει πλήθος ασθενειών που προκαλούνται από το κάπνισμα, με τον καπνό να διαδραματίζει κάποιο ρόλο σε όλα σχεδόν τα συστήματα του σώματος. Δεν είναι μόνο ο καρκίνος του πνεύμονα που προκαλεί ανησυχία. Ρίξτε μια ματιά σε αυτόν τον κατάλογο των καρκίνων που προκαλούνται από το κάπνισμα, αν εξακολουθείτε να αισθάνεστε οποιαδήποτε απροθυμία να σταματήσετε σήμερα.
Παύση του καπνίσματος: Βοήθεια είναι διαθέσιμη!
Ευτυχώς, η διακοπή του καπνίσματος ανά πάσα στιγμή μπορεί να εμποδίσει την πρόκληση περαιτέρω βλαβών από τους πνεύμονές σας και να μειώσει τον κίνδυνο εμφάνισης ασθενειών και καρκίνων που συνδέονται με τη συνήθεια. Ξέρουμε ότι δεν είναι εύκολο. Όμως είναι δυνατό. Ξεκινήστε σήμερα με το μάθημα καπνίσματος σταματήσετε 101 - λόγοι για να σταματήσετε για να κάνετε αυτήν την προσπάθεια την τελική και επιτυχημένη προσπάθειά σας να κλωτσήσετε τη συνήθεια.
Πηγές:
Baglietto, L., Ponzi, Ε., Haycock, Ρ. Et αϊ. Οι αλλαγές μεθυλιώσεως του DNA που μετρούνται στα προ-διαγνωστικά περιφερικά δείγματα αίματος σχετίζονται με τον κίνδυνο καπνίσματος και καρκίνου του πνεύμονα. Διεθνής Εφημερίδα Καρκίνου . 2016 Sep 15. (Epub μπροστά από την εκτύπωση).
Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Ασθενειών. Πώς ο καπνός του καπνού προκαλεί ασθένεια: Η βιολογία και η συμπεριφορική βάση για την αποδιδόμενη από το κάπνισμα ασθένεια: Μια αναφορά του γενικού χειρουργού. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons, D., Byers, L., και J. Kurie. Το κάπνισμα, η μεταλλαγή του ρ53 και ο καρκίνος του πνεύμονα. Molecular Cancer Research . 2014. 12 (1): 3-13.