Силикоз

Что такое силикоз?

Силикоз — это профессиональное заболевание легких, вызванное вдыханием пыли кристаллического кремнезема. Он характеризуется воспалением и рубцеванием в виде узловатых поражений в верхних долях легких. Силикоз легких разновидность пневмокониоза. Болезнь (особенно острая форма) характеризуется одышкой, кашлем, лихорадкой и цианозом (синюшная кожа). Его часто ошибочно принимают за отек легких (жидкость в легких), пневмонию или туберкулез легких.

В 2013 году от силикоза во всем мире умерло не менее 43 000 человек по сравнению с 50 000 случаями в 1990 году.

Признаки и симптомы

Поскольку хронический силикоз развивается медленно, признаки и симптомы могут появиться только через годы после заболевания. Признаки и симптомы включают:

• диспноэ (одышку), усиливающуюся при физической нагрузке;
• кашель, часто стойкий, иногда сильный;
• усталость;
• тахипноэ (учащенное дыхание), которое часто затруднено;
• потеря аппетита и похудание;
• боль в груди;
• высокая температура;
• постепенное потемнение кожи;
• постепенные темные неглубокие трещины в ногтях в конечном итоге приводят к разрывам, поскольку белковые волокна внутри ногтевого ложа разрушаются.

В запущенных случаях также возникает следующее:

• цианоз, бледность верхних частей тела (посинение кожи);
• легочное сердце (болезнь правого желудочка сердца);
• дыхательная недостаточность.

Причины и факторы риска

В природе существуют две формы диоксида кремния: аморфная и кристаллическая. Кристаллическая форма диоксида кремния — это богатый природный минерал, обычно содержащийся в таких веществах, как песчаник, кварц и гранит. Хотя вдыхание аморфной формы, по-видимому, не вызывает клинически значимых осложнений, вдыхание кристаллического соединения может привести к заболеванию легких.

Поскольку кремнезем откладывается в дыхательных путях, контакт с альвеолярной и эндобронхиальной поверхностями генерирует активные формы кислорода. Более мелкие частицы посредством фагоцитоза попадают в макрофаги, которые генерируют дополнительные свободные радикалы. Окислительное повреждение активированными макрофагами и частицами кремнезема приводит к высвобождению воспалительных цитокинов, усилению передачи сигналов клетками и апоптозу паренхимных клеток и макрофагов. Инфильтрация фибробластов происходит в виде узлов по мере прогрессирования заболевания.

Многие профессии могут подвергать рабочих риску воздействия кремнеземной пыли в самых разных отраслях промышленности. К профессиям повышенного риска относятся ремонт дорог, производство бетона, добыча угля, обработка кирпича и выемка горных пород. Также риску подвергаются рабочие, занятые на резке камня, добыче нефти, металлообработке, пескоструйной очистке и пр.

Эпидемиология

По данным управления по безопасности и гигиене труда, более двух миллионов рабочих подвергаются воздействию той или иной формы вдыхаемого диоксида кремния на регулярной основе. Повышение осведомленности и меры безопасности на рабочем месте привели к значительному снижению заболеваемости этим заболеванием за последние несколько десятилетий; однако меры предосторожности остаются несовершенными, и продолжают возникать новые случаи силикоза.

Патофизиология

Вдыхание кристаллического диоксида кремния вызывает образование минеральных отложений на уровне конечных бронхиол и альвеол. Присутствие инородного материала приводит к активации альвеолярных макрофагов, а также оказывает прямое токсическое воздействие на окружающую паренхиму легких. Повреждение клеток приводит к высвобождению воспалительных цитокинов (таких как IL-1 и TNF-альфа), образованию свободных радикалов и усилению клеточных сигнальных путей. Различные цитокины вызывают развитие фиброза. Сообщалось также о роли тучных клеток ткани. Есть также свидетельства того, что кремнезем препятствует способности макрофагов подавлять рост микобактерий, и этот эффект объясняет общую ассоциацию силикоз/туберкулез. При острой форме силикоза наблюдается прямое токсическое воздействие на альвеолярные клетки 2 типа, а также на макрофаги. Роль иммунологических факторов при силикозе легких давно постулируется, но не доказана.

Гистопатология

Узловатый силикоз характеризуется наличием силикотических узелков. В целом силикотные узелки представляют собой твердые дискретные округлые образования, содержащие различное количество черного пигмента. Узелки, как правило, возникают вокруг респираторных бронхиол и мелких легочных артерий, а также в субплевральных и парасептальных областях. Прогрессирующее расширение вызывает облитерацию мелких дыхательных путей и легочных сосудов. Последние характеризуются концентрически расположенными пучками гиалинизированного коллагена, окруженными различным количеством заполненных пылью гистиоцитов. В ранних узелках выделяются фибробласты и гистиоциты с бесклеточными пластинками коллагена. Внутри узелков часто встречаются мелкие поляризуемые, дважды преломляющие, круглые или овальные частицы. Их присутствие помогает подтвердить диагноз, но в некоторых случаях они могут отсутствовать, и они не являются специфическими для силикоза. Гранулематозная реакция может наблюдаться в капсуле силикотических узелков. Его наличие повышает вероятность сосуществования микобактериальной инфекции. Центральный некроз необычен. Окружающее легкое может быть ничем не примечательным, хотя вокруг небольших дыхательных путей обычно видны пылевые пятна и макрофаги с пигментом. Иногда у пациентов с хроническим силикозом сообщалось о неспецифическом типе интерстициального фиброза.

При остром силикозе микроскопические данные имитируют легочный альвеолярный протеиноз. В отличие от обычного альвеолярного протеиноза, обычно также наблюдаются интерстициальное воспаление и фиброз или неравномерные гиалиновые рубцы, а также различное количество пигмента. Силикозные узелки плохо сформированы или в большинстве случаев отсутствуют.

Микроскопическое исследование может быть полезно для выявления некоторых осложнений, включая прогрессирующий массивный фиброз или туберкулез, а также нетуберкулезные инфекции. Прогрессирующий массивный фиброз характеризуется наличием узлового фиброза размером более 1 см. Обычно имеется большая аморфная масса фиброзной ткани, которая состоит из конгломерированных узелков, вызывающих облитерацию и контрактуру паренхимы легкого. это поражение также встречается при других пневмокониозах, включая асбестоз, пневмокониоз шахтеров или смешанный пылевой фиброз. Столкнувшись с гранулематозной инфекцией с некрозом, можно заподозрить туберкулез и нетуберкулезный микобактериоз.

Диагностика

В диагностике силикоза легких есть три ключевых элемента. Во-первых, анамнез пациента должен выявить воздействие достаточного количества кварцевой пыли, чтобы вызвать это заболевание. Во-вторых, визуализация грудной клетки (обычно рентген грудной клетки), которая выявляет признаки, соответствующие силикозу. В-третьих, нет никаких основных заболеваний, которые с большей вероятностью могут вызывать аномалии. Физикальное обследование обычно ничем не примечательно, если нет сложного заболевания. Также результаты обследования неспецифичны для силикоза. Исследование легочной функции может выявить ограничение воздушного потока, ограничительные дефекты, снижение диффузионной способности, смешанные дефекты или может быть нормальным (особенно без осложнений). В большинстве случаев силикоз не требует биопсии ткани для диагностики, но в некоторых случаях это может быть необходимо, прежде всего, для исключения других состояний.

При неосложненном силикозе рентген грудной клетки подтвердит наличие небольших (<10 мм) узелков в легких, особенно в верхних зонах легких. Поражение и обилие зоны легких увеличивается по мере прогрессирования заболевания. В запущенных случаях силикоза большое помутнение (>1 см) возникает в результате слияния небольших помутнений, особенно в верхних зонах легких. При втягивании легочной ткани возникает компенсаторная эмфизема. Увеличение ворот часто встречается при хроническом и ускоренном силикозе. Примерно в 5–10% случаев узлы кальцифицируются по периферии, вызывая так называемую кальцификацию «яичной скорлупы». Это открытие не является патогномоничным (диагностическим) силикоза. В некоторых случаях легочные узелки также могут кальцинироваться.

Компьютерная томография (КТ-сканирование) также могут предоставить подробный анализ легких и выявить кавитацию из-за сопутствующей микобактериальной инфекции.

Классификация

Классификация силикоза производится в зависимости от тяжести заболевания (включая рентгенограмму), начала и скорости прогрессирования. К ним относятся:

— Хронический простой силикоз.

Обычно возникает в результате длительного воздействия (10 лет или более) относительно низких концентраций кремнеземной пыли и обычно появляется через 10–30 лет после первого воздействия. Это наиболее распространенный тип силикоза. Пациенты с этим типом заболевания, особенно на ранней стадии, могут не иметь явных признаков или симптомов заболевания, но отклонения от нормы могут быть обнаружены с помощью рентгена. Часто встречаются хронический кашель и одышка при физической нагрузке. Рентгенологически при хроническом простом силикозе выявляется обилие небольших (<10 мм в диаметре) помутнений, обычно округлой формы и преобладающих в верхних зонах легких.

— Ускоренный силикоз.

Силикоз, который развивается через 5–10 лет после первого воздействия более высоких концентраций кремнеземной пыли. Симптомы и рентгенологические данные аналогичны хроническому простому силикозу, но возникают раньше и имеют тенденцию к более быстрому прогрессированию. Пациенты с ускоренным силикозом подвергаются большему риску развития осложненного заболевания, включая прогрессирующий массивный фиброз (ПМФ).

— Осложненный силикоз.

Силикоз может «осложняться» развитием тяжелых рубцов (прогрессирующий массивный фиброз, также известный как конгломератный силикоз), когда маленькие узелки постепенно сливаются, достигая размера 1 см или больше. ПМФ ассоциируется с более тяжелыми симптомами и нарушением дыхания, чем простой тип расстройства. Силикоз может также осложняться другим заболеванием легких, таким как туберкулез, нетуберкулезная микобактериальная инфекция и грибковая инфекция, некоторые аутоиммунные заболевания и рак легких. Осложненный силикоз чаще встречается при ускоренном силикозе, чем при хроническом.

— Острый силикоз.

Силикоз, который развивается от нескольких недель до 5 лет после воздействия высоких концентраций вдыхаемой кварцевой пыли. Она также известно как силикопротеиноз. Симптомы острого силикоза включают более быстрое начало тяжелой инвалидизирующей одышки, кашля, слабости и потери веса, что часто приводит к смерти. Рентген обычно выявляет диффузное альвеолярное наполнение воздушными бронхограммами, описываемое как признак «матового стекла», и похожее на пневмонию, отек легких, альвеолярное кровоизлияние и альвеолярно-клеточный рак легких.

Лечение

Нет никаких конкретных терапевтических модальностей. Первичная лечебная процедура заключается в удалении источника воздействия и облегчение симптомов и предотвращение дальнейшего прогрессирования заболевания.

Прогноз

Предыдущие исследования силикоза показали, что прогноз зависит от различных факторов, включая возраст на момент постановки диагноза, историю курения, клиническое прогрессирование заболевания, генетические полиморфизмы, сопутствующие заболевания и конгломератно-узловые заболевания на рентгенографии. Генетический полиморфизм фактора некроза опухоли (TNF)-α2 и rs2076304 в гене десмоплакина также был связан с повышенным риском смерти.

У пациентов, подвергшихся сильному воздействию диоксида кремния в течение относительно короткого периода времени, может развиться ускоренный силикоз. Это явление обычно связана с историей воздействия от 5 до 15 лет, обычно 10 лет или меньше. Развитие заболевания может продолжаться, несмотря на прекращение воздействия кремнезема. Также аутоиммунные заболевания связаны с ускоренным силикозом.

У пациентов с хроническим силикозом болезнь может протекать бессимптомно, несмотря на то, что они могут подвергаться воздействию кремнеземной пыли в течение десятилетий. Однако у части этих пациентов может развиться прогрессирующий массивный фиброз (ПМФ). Ретракция ПМФ может вызвать эмфизематозные изменения в базилярных областях легких. Эти пациенты склонны к развитию гипоксической дыхательной недостаточности, микобактериальных инфекций и пневмоторакса. Причина смерти неизменно — дыхательная недостаточность.

Осложнения

—​ Палочка Коха (Mycobacterium tuberculosis)​ и микобактериальные инфекции, не связанные с туберкулезом.

У пациентов с силикозом риск микобактериальных инфекций увеличивается в 8-20 раз. Нарушение регуляции путей гибели клеток может привести к тому, что макрофаги, подвергшиеся воздействию диоксида кремния, будут иметь повышенную экспрессию фактора некроза опухоли альфа (TNFα), интерлейкина (IL)-1b и экспрессии каспазы-9. После заражения микобактериями эти макрофаги способствуют некрозу, а не апоптозу, что приводит к высвобождению жизнеспособных микобактерий из некротических клеток и прогрессированию латентного заболевания в активное.

— Аутоиммунное заболевание.

Эпидемиологические данные подтверждают повышенный риск между профессиональным воздействием кристаллической кремнеземной пыли и развитием аутоиммунных заболеваний, таких как системная красная волчанка (СКВ), системный склероз и ревматоидный артрит (РА). Распространенность СКВ среди мужчин с высоким уровнем воздействия кремнезема в 10 раз выше, чем среди населения в целом. Ревматоидный артрит (РА) чаще встречается у мужчин с силикозом, чем среди населения в целом, что, скорее всего, связано с влиянием кремнезема на иммунную систему. Синдром Каплана (силикоартрит, ревматоидный пневмокониоз), первоначально описанный у угольных рабочих, характеризуется легочными узелками с кавитацией у рабочих с кремнеземом с серопозитивным РА. Считается, что наличие повышенных уровней аутоантител, иммунных комплексов и гипергаммаглобулинемии у рабочих, подвергшихся воздействию кремнезема, может привести к этой предрасположенности. Пыль кремнезема заставляет открытые макрофаги выделять антигенные полисахариды, которые активируют ретикулоэндотелиальную систему. Аутоиммунные заболевания могут сопровождать ускоренный силикоз. Таким образом, важно провести скрининг больных, поскольку лечение и прогноз могут измениться.

— Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ).

Предыдущие исследования показали, что воздействие кремнеземной пыли может привести к развитию хронического бронхита, эмфиземы легких и/или небольших заболеваний дыхательных путей даже без доказательств радиологически подтвержденного силикоза. Предлагаемые механизмы включают следующее:

• Частицы кремнезема вызывают высвобождение медиаторов, которые усиливают выработку оксидантов, цитокинов, хемокинов и эластазы, что приводит к воспалению дыхательных путей и эмфиземе.
• Частицы кремнезема вызывают повреждение эпителиальных клеток, что способствует его проникновению через стенки мелких дыхательных путей, что приводит к локализованному фиброзу.

— Рак.

Разногласия относительно канцерогенности кремнезема возникают из-за различных методов имеющихся исследований, а также из-за возможности систематической ошибки из-за факторов, влияющих на ситуацию, таких как курение сигарет, а также воздействие химических веществ, таких как радон, мышьяк или полицикликароматические углеводороды. По данным Американского колледжа профессиональной и экологической медицины, риск рака легких у пациентов, страдающих силикозом, как правило, наибольший у курящих рабочих с силикозом, но риск рака у некурящих, подвергшихся воздействию кремнезема, без силикоза менее очевиден из-за несопоставимых результатов имеющихся исследований. Кремнезем классифицируется как канцероген для человека группы 1 с 1997 года Международным агентством по изучению рака.

— Легочный альвеолярный протеиноз.

Легочный альвеолярный протеиноз может возникнуть после воздействия высокого уровня кремнезема. При микроскопическом исследовании бронхоальвеолярного лаважа выявлено положительное окрашивание периодической кислотой по Шиффу, гистологически известное как силикопротеиноз.

— Хроническая болезнь почек (ХБП).

Заболевания почек, такие как нефротический синдром, гломерулярный нефрит и терминальная стадия почечной недостаточности (ТПН), могут возникать у лиц, подвергшихся воздействию кремнезема, при отсутствии явной болезни легких. Среди рабочих, занятых в производстве промышленного песка, гранита и керамики, наблюдается повышенная заболеваемость ТПН.