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Fisiopatologia da DPOC e cascata inflamatória

Publicado

Abr/2024

12 min

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Você sabia que diferentes tipos de inflamação crônica têm um papel importante na fisiopatologia da DPOC? Saiba mais sobre a fisiopatologia da DPOC e cascata inflamatória nesse artigo.

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DPOC: uma doença pulmonar crônica e inflamatória

A DPOC é uma doença pulmonar heterogênea, prevenível e tratável, caracterizada por sintomas respiratórios persistentes, limitação do fluxo de ar e suscetível a possíveis exacerbações.1

Figura 01

DPOC - Definição GOLD

“A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) é uma condição pulmonar heterogênea caracterizada por sintomas respiratórios crônicos (dispneia, tosse crônica, e aumento da produção de muco e/ou escarro) devido a anormalidades das vias aéreas (bronquite, bronquiolite) e/ou acometimento dos alvéolos (enfisema pulmonar), que causam obstrução persistente, muitas vezes progressiva, ao fluxo aéreo”1

Etiologia e características patológicas da DPOC1,2

Manifestações da DPOC1

Pacientes com DPOC podem apresentar exacerbações, que podem ser definidas como uma piora geral dos sintomas, que podem evoluir com risco de hospitalização.3

Sintomas persistentes
●   
Falta de ar
●   Tosse crônica
●   Escarro
●   Sibilância / Estertoração
●   Aperto no peito/congestão

ícone seta 3
ícone seta 1
ícone limitações do fluxo de ar

Limitação do fluxo de ar
●   
Múltiplos eventos podem acelerar o declínio do VEF1 na vida adulta, aumentando o risco da DPOC4

ícone  seta 2

Exacerbações agudas

ícone exacerbação

Certos fatores de risco podem desencadear a inflamação crônica das vias aéreas que leva ao desenvolvimento da DPOC1,4,5

Fatores de risco internos e externos para DPOC

ícone tabagismo

Tabagismo1,3

ícone poluição

Poluição1,a,3

ícone genética

Genética1,3

ícone crescimento e desenvolvimento pulmonar

Crescimento e desenvolvimento pulmonar anormais1,3

ícone envelhecimento pulmonar acelerado

Envelhecimento pulmonar acelerado1,3

ícone tempo

A inflamação crônica das vias aéreas e do parênquima leva ao aumento e limitação potencialmente irreversível do fluxo aéreo1,5,6

inflamação crônica
ícone tempo

Diagnóstico de DPOC

diagnóstico de DPOC

Obstrução aérea na DPOC e caracterização tradicional1

Enfisema

Bronquite crônica Bronquiolite

Dano inflamatório crônico às vias aéreas com superprodução e hipersecreção de muco.

●  Tosse produtiva crônica
●  Muco 
●  Infecção respiratória
●  Exacerbações

Enfisema

Enfisema

Perda de elasticidade pulmonar, hiperinsuflação pulmonar e destruição dos alvéolos (sacos aéreos) dos pulmões.

●  Tosse seca
●  Dispneia
●  Aprisionamento de ar
●  Hiperinsuflação

A DPOC é uma doença complexa e heterogênea das vias aéreas com múltiplos fenótipos

Os fenótipos atuais e endótipos emergentes são:1,7-19

Fluxograma

A caracterização fenotípica da DPOC é baseada nos sintomas; sinais clínicos, radiográficos e fisiológicos; comorbidades; e marcadores biológicos/moleculares e pode ser usada para definir diferentes subgrupos de pacientes.19,20

Cascata inflamatória

A inflamação crônica subjacente impulsiona a espiral descendente da progressão da DPOC19,20

Diferentes tipos de inflamação crônica têm um papel importante na fisiopatologia da DPOC. Muitos tipos de células e citocinas estão envolvidos nesses processos, incluindo:

Inflamação tipo 223-29

Células inflamatórias chave:

ícone Th2 cell

Cél. Th2

ícone Th2 cell

Cél. ILC2

Eosinófilo

Eosinófilo

Citocinas:

TSLP
IL-25
IL-33
IL-4
IL-13
IL-5

*Essa lista não inclui todas as células e citocinas envolvidas.

Além da inflamação tipo 223-29

Células inflamatórias chave:

ícone Th1cel

Cél. Th1

ícone Th17

Cél. Th17

Neutrofilo

Neutrófilo

Macrófago

Macrófago

Citocinas:

TSLP
IL-33
IL-6
IL-17
TNF-a
IL-8

*Essa lista não inclui todas as células e citocinas envolvidas.

A inflamação do tipo 2 pode levar a resultados adversos na DPOC1,30,31

A inflamação do tipo 2 abrange tanto as células efetoras do tipo 2 (por exemplo, Th2, ILC2, eosinófilos e células mast) quanto as citocinas chave (por exemplo, IL-4, IL-13 e IL-5).23,24,29,32-42

Inflamação tipo 2

Obstrução do fluxo de ar pode causar:

ícone sintomas persistentes

Sintomas persistentes (dispneia, tosse crônica, escarro)1

ícone exacerbação

Exacerbações1

ícone declínio progressivo

Declínio progressivo da função pulmonar 1

Certas citocinas desempenham papéis importantes na inflamação do tipo 2

ícone IL-4

IL-4 e IL-13 impulsionam a atividade das células inflamatórias
IL-4 e IL-13 promovem a ativação e o tráfego de células inflamatórias do tipo 2, incluindo eosinófilos, para os pulmões, o que pode contribuir para o remodelamento das vias respiratórias e a destruição parenquimatosa na DPOC.30,33,35,43-48

ícone IL-3

O papel crítico da IL-13 na limitação do fluxo de ar
A IL-13 desempenha um papel no enfisema, na fibrose e na hiperplasia de células caliciformes, e aumenta a expressão de MUC5AC, um componente importante do muco das vias aéreas.34,35,49-52

ícone IL33

O papel da IL-33
A IL-33 inicia e amplifica as amplas cascatas inflamatórias na DPOC, incluindo a inflamação do tipo 2.26,27

ícone IL-5

O papel da IL-5
IL-5 é necessário para o crescimento e diferenciação, recrutamento, ativação e sobrevivência de eosinófilos, que podem ser biomarcadores de uma resposta inflamatória do tipo 2 mais ampla.33

    Referências: 

    1. Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease.
      Global strategy for the diagnosis, management, and prevention of chronic obstructive pulmonary disease (2024 report).
      Acessado em: 27 de março de 2024. Disponível em: https://goldcopd.org/wp-content/uploads/2024/02/GOLD-2024_v1.2-11Jan24_WMV.pdf.
    2. Sze, M.A., Dimitriu, P.A., Suzuki, M., et al.
      Host Response to the Lung Microbiome in Chronic Obstructive Pulmonary Disease.
      Am J Respir Crit Care Med. 2015 Aug 15;192(4):438-45.
    3. Lareau, S., Moseson, E., Slatore, C.G.
      Exacerbation of COPD.
      Am J Respir Crit Care Med. 2018 Dec 1;198(11):P21-P22.
    4. Martinez, F.D.
      Early-Life Origins of Chronic Obstructive Pulmonary Disease.
      N Engl J Med. 2016 Sep 1;375(9):871-8.
    5. Barnes, P.J.
      Inflammatory mechanisms in patients with chronic obstructive pulmonary disease.
      J Allergy Clin Immunol. 2016;138(1):16-27.
    6. Linden, D., Guo-Parke, H., Coyle, P.V., et al.
      Respiratory viral infection: a potential "missing link" in the pathogenesis of COPD.
      Eur Respir Rev. 2019 Mar 14;28(151):180063.7. Bafadhel M, et al. Am J Crit Care Respir Med. 2011;184:662–671.
    7. Bafadhel, M., McKenna, S., Terry, S., et al.
      Acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease: identification of biologic clusters and their biomarkers.
      Am J Respir Crit Care Med. 2011 Sep 15;184(6):662-71.
    8. Kakavas, S., Kotsiou, O.S., Perlikos, F., et al.
      Pulmonary function testing in COPD: looking beyond the curtain of FEV1.
      NPJ Prim Care Respir Med. 2021 May 7;31(1):23.
    9. Leigh, R., Pizzichini, M.M., Morris, M.M., et al.
      Stable COPD: predicting benefit from high-dose inhaled corticosteroid treatment.
      Eur Respir J. 2006 May;27(5):964-71.
    10. Alshabanat, A., Zafari, Z., Albanyan, O., et al.
      Asthma and COPD Overlap Syndrome (ACOS): A Systematic Review and Meta Analysis.
      PLoS One. 2015 Sep 3;10(9):e0136065.
    11. Vestbo, J., Agusti, A., Wouters, E.F., et al; Evaluation of COPD Longitudinally to Identify Predictive Surrogate Endpoints Study Investigators.
      Should we view chronic obstructive pulmonary disease differently after ECLIPSE? A clinical perspective from the study team.
      Am J Respir Crit Care Med. 2014 May 1;189(9):1022-30.
    12. Castaldi, PJ., Dy, J., Ross, J., et al.
      Cluster analysis in the COPDGene study identifies subtypes of smokers with distinct patterns of airway disease and emphysema.
      Thorax. 2014 May;69(5):415-22.
    13. Garcia-Aymerich, J., Gómez, F.P., Benet, M., et al; PAC-COPD Study Group.
      Identification and prospective validation of clinically relevant chronic obstructive pulmonary disease (COPD) subtypes.
      Thorax. 2011 May;66(5):430-7.
    14. Halpin, D.M.G., de Jong, H.J.I., Carter, V., Skinner D, Price D.
      Distribution, Temporal Stability and Appropriateness of Therapy of Patients With COPD in the UK in Relation to GOLD 2019.
      EClinicalMedicine. 2019 Jul 24;14:32-41.
    15. Singh, D., Kolsum, U., Brightling, C.E., et al; ECLIPSE investigators.
      Eosinophilic inflammation in COPD: prevalence and clinical characteristics.
      Eur Respir J. 2014 Dec;44(6):1697-700.
    16. Oshagbemi, O.A., Burden, A.M., Braeken, D.C.W., et al.
      Stability of Blood Eosinophils in Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease and in Control Subjects, and the Impact of Sex, Age, Smoking, and Baseline Counts.
      Am J Respir Crit Care Med. 2017 May 15;195(10):1402-1404.
    17. Casanova, C., et al.
      Eur Resp J.
      2017;50:1701162.
    18. Ajithkumar, C., et al.
      Indian J Basic Applied Med Res.
      2018;7:223–228.
    19. Bhatt, S.P., Agusti, A., Bafadhel, M., et al.
      Phenotypes, Etiotypes, and Endotypes of Exacerbations of Chronic Obstructive Pulmonary Disease.
      American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine.
      2023 Nov 15;208(10):1026-41.
    20. Wu, H.X., Zhuo, K.Q., Cheng, D.Y.
      Prevalence and Baseline Clinical Characteristics of Eosinophilic Chronic Obstructive Pulmonary Disease: A Meta-Analysis and Systematic Review.
      Front Med (Lausanne). 2019 Dec 10;6:282.
    21. Carolan, B.J., Sutherland, E.R.
      Clinical phenotypes of chronic obstructive pulmonary disease and asthma: recent advances.
      J Allergy Clin Immunol. 2013 Mar;131(3):627-34; quiz 635.
    22. Oishi, K., Matsunaga, K., Shirai, T., Hirai, K., Gon, Y.
      Role of type 2 inflammatory biomarkers in chronic obstructive pulmonary disease.
      J Clin Med. 2020;9(8):2670.
    23. Yousuf, A., Ibrahim, W., Greening, N.J., Brightling, C.E.
      T2 biologics for chronic obstructive pulmonary disease.
      J Allergy Clin Immunol Pract. 2019;7(5):1406-1416.
    24. Barnes, P.J.
      Inflammatory endotypes in COPD.
      Allergy. 2019;74(7):1249-1256.
    25. Gabryelska, A., Kuna, P., Antczak, A., Białasiewicz, P., Panek, M.
      IL-33 mediated inflammation in chronic respiratory diseases—understanding the role of the member of IL-1 superfamily.
      Front Immunol. 2019;10:692.
    26. Allinne, J., Scott, G., Lim, W.K., et al.
      IL-33 blockade affects mediators of persistence and exacerbation in a model of chronic airway inflammation.
      J Allergy Clin Immunol. 2019;144(6):1624-1637.e10.
    27. Calderon, A.A., Dimond, C., Choy, D.F., et al.
      Targeting interleukin-33 and thymic stromal lymphopoietin pathways for novel pulmonary therapeutics in asthma and COPD.
      Eur Respir Rev. 2023;32(167):220144.
    28. Yun, J.H., Lamb, A., Chase, R., et al; for the COPDGene and ECLIPSE Investigators.
      Blood eosinophil count thresholds and exacerbations in patients with chronic obstructive pulmonary disease.
      J Allergy Clin Immunol. 2018;141(6):2037-2047.e10.
    29. Rabe, K.F., Rennard, S., Martinez, F.J., et al.
      Targeting type 2 inflammation and epithelial alarmins in chronic obstructive pulmonary disease: a biologics outlook.
      American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2023 Aug 15;208(4):395-405.
    30. Tajti, G., Gesztelyi, R., Pak, K., et al.
      Positive correlation of airway resistance and serum asymmetric dimethylarginine levelin COPD patients with systemic markers of low-grade inflammation.
      Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2017;12:873-88.
    31. Bélanger, M., Couillard, S., Courteau, J., et al.
      Eosinophil counts in first COPD hospitalizations: a comparison of health service utilization.
      Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2018;13:3045-3054.
    32. Aghapour, M., Raee, P., Moghaddam, S.J., Hiemstra, P.S., Heijink, I.H.
      Airway epithelial barrier dysfunction in chronic obstructive pulmonary disease: role of cigarette smoke exposure.
      Am J Respir Cell Mol Biol. 2018;58(2):157-169.
    33. Gandhi, N.A., Bennett, B.L., Graham, N.M.H., Pirozzi, G., Stahl, N., Yancopoulos, D.
      Targeting proximal drivers of type 2 inflammation in disease.
      Nat Rev Drug Discov. 2016;15(1):35-50.
    34. Doyle, A.D., Mukherjee, M., LeSuer, W.E., et al.
      Eosinophil-derived IL-13 promotes emphysema.
      Eur Respir J. 2019;53(5):1801291.
    35. Cooper, P.R., Poll, C.T., Barnes, P.J., Sturton, R.G.
      Involvement of IL-13 in tobacco smoke-induced changes in the structure and function of rate intrapulmonary airways.
      Am J Respir Cell Mol Biol. 2010;43(2):220-226.
    36. Arora, S., Dev, K., Agarwal, B., Das, P., Syed, M.A.
      Macrophages: their role, activation, and polarization in pulmonary diseases.
      Immunobiology. 2018;223(4-5):383-396.
    37. He, S., Xie, L., Lu, J., Sun S.
      Characteristics and potential role of M2 macrophages in COPD.
      Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2017;12:3029-3039.
    38. Wang, Z., Bafadhel, M., Haldar, K., et al.
      Lung microbiome dynamics in COPD exacerbations.
      Eur Respir J. 2016;47(4):1082-1092.
    39. Linden, D., Guo-Parke, H., Coyle, P.V., et al.
      Respiratory viral infection: a potential “missing link” in the pathogenesis of COPD.
      Eur Respir Rev. 2019;28(151):180063.
    40. Wang, X., Xu, C., Ji, J., et al.
      IL-4/IL-13 upregulates Sonic hedgehog expression to induce allergic airway epithelial remodeling.
      Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2020;318(5):L888-L899.
    41. Saatian, B., Rezaee, F., Desando, S., et al.
      Interleukin-4 and interleukin-13 cause barrier dysfunction in human epithelial cells.
      Tissue Barriers. 2013;1(2):e24333.
    42. Rosenberg, H.F., Phipps, S., Foster, P.S.
      Eosinophil trafficking in allergy and asthma.
      J Allergy Clin Immunol. 2007;119(6):1303-1310.
    43. Defrance, T., Carayon, P., Billian, G., et al.
      Interleukin 13 is a B cell stimulating factor.
      J Exp Med. 1994;179(1):135-143.
    44. Yanagihara, Y., Ikizawa, K., Kajiwara, et al.
      Functional significance of IL-4 receptor on B cells in IL-4–induced human IgE production.
      J Allergy Clin Immunol. 1995;96(6 pt 2):1145-1151.
    45. Gandhi, N.A., Pirozzi, G., Graham, N.M.H.
      Commonality of the IL-4/IL-13 pathway in atopic diseases.
      Expert Rev Clin Immunol. 2017;13(5):425-437.
    46. Kaur, D., Hollins, F., Woodman, L., et al.
      Mast cells express IL-13Rα1: IL-13 promotes human lung mast cell proliferation and FcεRI expression.
      Allergy. 2006;61(9):1047-1053.
    47. Zheng, T., Zhu, Z., Wang, Z., et al.
      Inducible targeting of IL-13 to the adult lung causes matrix metalloproteinase– and cathepsin-dependent emphysema.
      J Clin Invest. 2000;106(9):1081-1093.
    48. Garudadri, S., Woodruff, P.G.
      Targeting chronic obstructive pulmonary disease phenotypes, endotypes, and biomarkers.
      Ann Am Thorac Soc. 2018;15(suppl 4):S234-S238.
    49. Singanayagam, A., Footitt, J., Marczynski, M., et al.
      Airway mucins promote immunopathology in virus-exacerbated chronic obstructive pulmonary disease.
      J Clin Invest. 2022;132(8):e12901.
    50. Zhu, Z., Homer, R.J., Wang, Z., et al.
      Pulmonary expression of interleukin-13 causes inflammation, mucus hypersecretion, subepithelial fibrosis, physiologic abnormalities, and eotaxin production.
      J Clin Invest. 1999;103(6):779-788.
    51. Bhatt, S.P., Agusti, A., Bafadhel, M., Christenson, S.A., Bon, J., et al.
      Phenotypes, Etiotypes, and Endotypes of Exacerbations of Chronic Obstructive Pulmonary Disease.
      American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 2023 Nov 15;208(10):1026-41.
    52. Brightling, C.E., Saha, S., Hollins, F.
      Interleukin-13: prospects for new treatment.
      Clin Exp Allergy. 2010;40(1):42-49.