Силикоз представляет собой фиброзное заболевание легких, вызванное вдыханием, задержкой и реакцией легких на кристаллический кремнезем. Несмотря на то, что известна причина этого расстройства — воздействие на органы дыхания пыли, содержащей диоксид кремния, — это серьезное и потенциально смертельное профессиональное заболевание легких остается распространенным во всем мире. Кремнезем, или двуокись кремния, является преобладающим компонентом земной коры. Профессиональное воздействие частиц кремнезема вдыхаемого размера (аэродинамический диаметр от 0.5 до 5 мкм) связано с добычей полезных ископаемых, разработкой карьеров, бурением, прокладкой туннелей и абразивно-струйной обработкой материалами, содержащими кварц (пескоструйная обработка). Воздействие диоксида кремния также представляет опасность для резчиков по камню, а также для гончарных, литейных, молочных и огнеупорных рабочих. Поскольку воздействие кристаллического кремнезема широко распространено, а кварцевый песок является недорогим и универсальным компонентом многих производственных процессов, миллионы рабочих во всем мире подвергаются риску заболевания. Истинная распространенность заболевания неизвестна.
Определение
Силикоз представляет собой профессиональное заболевание легких, связанное с вдыханием диоксида кремния, широко известного как кремнезем, в кристаллической форме, обычно в виде кварца, а также в виде других важных кристаллических форм кремнезема, например, кристобалита и тридимита. Эти формы также называют «свободным кремнеземом», чтобы отличить их от силикатов. Содержание кремнезема в различных горных породах, таких как песчаник, гранит и сланец, колеблется от 20 до почти 100%.
Работники профессий и отраслей с высоким риском
Хотя силикоз является древним заболеванием, все еще регистрируются новые случаи как в развитых, так и в развивающихся странах. В начале этого века силикоз был основной причиной заболеваемости и смертности. Современные рабочие по-прежнему подвергаются воздействию кварцевой пыли в различных сферах деятельности, и когда в новых технологиях отсутствует надлежащий контроль запыленности, воздействие пыли и частиц может быть более опасным, чем при немеханизированных рабочих условиях. Всякий раз, когда земная кора нарушается и используются или перерабатываются содержащие кремнезем горные породы или песок, существует потенциальный риск респираторных заболеваний для рабочих. Продолжают поступать сообщения о силикозе в отраслях и на рабочих местах, которые ранее не считались подверженными риску, что отражает почти повсеместное присутствие кремнезема. Действительно, из-за латентного и хронического характера этого заболевания, включая развитие и прогрессирование силикоза после прекращения воздействия, у некоторых рабочих, подвергшихся текущему воздействию, заболевание может не проявляться до следующего столетия. Во многих странах мира добыча полезных ископаемых, разработка карьеров, проходка туннелей, абразивно-струйные и литейные работы по-прежнему сопряжены с серьезными рисками воздействия кремнезема, а эпидемии силикоза продолжают возникать даже в развитых странах.
Формы силикоза — история воздействия и клинико-патологические описания
Обычно описывают хроническую, ускоренную и острую формы силикоза. Эти клинические и патологические проявления болезни отражают различную интенсивность воздействия, латентные периоды и естественное течение. Хроническая или классическая форма обычно следует за одним или несколькими десятилетиями воздействия вдыхаемой пыли, содержащей кварц, и может прогрессировать до прогрессирующего массивного фиброза (PMF). Ускоренная форма следует за более короткими и тяжелыми воздействиями и прогрессирует быстрее. Острая форма может возникнуть после кратковременного интенсивного воздействия высоких концентраций вдыхаемой пыли с высоким содержанием кремнезема в течение периодов, которые могут измеряться месяцами, а не годами.
Хронический (или классический) силикоз может протекать бессимптомно или приводить к постепенно прогрессирующей одышке при физической нагрузке или кашлю (часто ошибочно приписываемому процессу старения). Он представляет собой рентгенологическую аномалию с небольшими (<10 мм) округлыми затемнениями преимущественно в верхних долях. История 15 или более лет с момента начала воздействия является обычным явлением. Патологическим признаком хронической формы является силикотический узел. Поражение характеризуется бесклеточным центральным участком концентрически расположенных мутовчатых гиалинизированных коллагеновых волокон, окруженных клеточной соединительной тканью с ретикулиновыми волокнами. Хронический силикоз может перейти в ПМФ (иногда называемый осложненным силикозом) даже после прекращения воздействия пыли, содержащей кремнезем.
Прогрессирующий массивный фиброз чаще проявляется одышкой при физической нагрузке. Эта форма заболевания характеризуется узловыми затемнениями размером более 1 см на рентгенограмме грудной клетки и обычно сопровождается снижением диффузионной способности монооксида углерода, снижением напряжения кислорода в артериальной крови в покое или при физической нагрузке, а также выраженными ограничениями при спирометрии или измерении объема легких. Деформация бронхиального дерева также может привести к обструкции дыхательных путей и продуктивному кашлю. Может возникнуть рецидивирующая бактериальная инфекция, мало чем отличающаяся от наблюдаемой при бронхоэктазах. Потеря веса и кавитация больших затемнений должны вызывать подозрение на туберкулез или другую микобактериальную инфекцию. Пневмоторакс может быть опасным для жизни осложнением, так как фиброзное легкое может быть трудно повторно расправлено. Гипоксемическая дыхательная недостаточность с легочным сердцем является частым терминальным событием.
Ускоренный силикоз могут появиться после более интенсивных воздействий более короткой (от 5 до 10 лет) продолжительности. Симптомы, рентгенологические данные и физиологические параметры аналогичны таковым при хронической форме. Ухудшение функции легких происходит быстрее, и у многих рабочих с обострением заболевания может развиться микобактериальная инфекция. Аутоиммунное заболевание, включая склеродермию или системный склероз, наблюдается при силикозе, часто ускоренного типа. Прогрессирование рентгенологических аномалий и функциональных нарушений может быть очень быстрым, когда аутоиммунное заболевание связано с силикозом.
Острый силикоз может развиться в течение от нескольких месяцев до 2 лет после массивного воздействия кремнезема. Резкая одышка, слабость и потеря веса часто проявляются симптомами. Рентгенологические признаки диффузного альвеолярного наполнения отличаются от таковых при более хронических формах силикоза. Описаны гистологические признаки, сходные с легочным альвеолярным протеинозом, и иногда сообщалось о внелегочных (почечных и печеночных) аномалиях. Обычным течением является быстрое прогрессирование тяжелой гипоксемической дыхательной недостаточности.
Туберкулез может осложнять все формы силикоза, но люди с острым и ускоренным заболеванием могут подвергаться наибольшему риску. Одно только воздействие кремнезема, даже без силикоза, также может предрасполагать к этой инфекции. М. tuberculosis является обычным микроорганизмом, но встречаются и атипичные микобактерии.
Даже при отсутствии рентгенологического силикоза у рабочих, подвергающихся воздействию кремнезема, могут быть и другие заболевания, связанные с профессиональным воздействием пыли, такие как хронический бронхит и связанная с ним эмфизема. Эти аномалии связаны со многими видами воздействия минеральной пыли на рабочем месте, включая пыль, содержащую кремнезем.
Патогенез и связь с туберкулезом
Точный патогенез силикоза неясен, но множество доказательств указывает на взаимодействие между легочными альвеолярными макрофагами и частицами кремнезема, отложившимися в легких. Поверхностные свойства частиц кремнезема, по-видимому, способствуют активации макрофагов. Затем эти клетки высвобождают хемотаксические факторы и медиаторы воспаления, что приводит к дальнейшему клеточному ответу полиморфноядерных лейкоцитов, лимфоцитов и дополнительных макрофагов. Высвобождаются факторы, стимулирующие фибробласты, которые способствуют гиалинизации и отложению коллагена. Возникающее в результате патологическое силикотическое поражение представляет собой гиалиновый узелок, содержащий центральную бесклеточную зону со свободным кремнеземом, окруженным завитками коллагена и фибробластов, и активную периферическую зону, состоящую из макрофагов, фибробластов, плазматических клеток и дополнительного количества свободного кремнезема, как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Типичный силикотный узел, микроскопический срез. Предоставлено доктором В. Вальятаном.
Точные свойства частиц кремнезема, которые вызывают описанную выше легочную реакцию, неизвестны, но характеристики поверхности могут иметь важное значение. Характер и степень биологической реакции обычно связаны с интенсивностью воздействия; однако появляется все больше свидетельств того, что свежерасколотый кремнезем может быть более токсичным, чем состаренная пыль, содержащая кремнезем, что, возможно, связано с реакционноспособными радикальными группами на плоскостях расщепления свежерасколотого кремнезема. Это может служить патогенетическим объяснением наблюдаемых случаев запущенных заболеваний как у пескоструйщиков, так и у бурильщиков, где воздействие недавно разрушенного кремнезема особенно интенсивно.
Инициирующий токсический инсульт может протекать с минимальной иммунологической реакцией; однако устойчивый иммунологический ответ на инсульт может иметь важное значение при некоторых хронических проявлениях силикоза. Например, антинуклеарные антитела могут возникать при ускоренном силикозе и склеродермии, а также при других коллагеновых заболеваниях у рабочих, подвергшихся воздействию кремнезема. Восприимчивость силикотических рабочих к инфекциям, таким как туберкулез и Нокардия астероидная, вероятно, связано с токсическим действием кремнезема на легочные макрофаги.
Связь между силикозом и туберкулезом признается уже почти столетие. Активный туберкулез у силикотических рабочих может превышать 20%, когда распространенность туберкулеза среди населения высока. Опять же, люди с острым силикозом, по-видимому, подвергаются значительно более высокому риску.
Клиническая картина силикоза
Первичным симптомом обычно является одышка, сначала отмечаемая при активности или физической нагрузке, а затем в покое по мере потери легочного резерва. Однако при отсутствии других респираторных заболеваний одышка может отсутствовать, а проявлением может быть бессимптомный рабочий с аномальной рентгенограммой грудной клетки. Рентгенограмма может время от времени показывать довольно запущенное заболевание с минимальными симптомами. Появление или прогрессирование одышки может предвещать развитие осложнений, включая туберкулез, обструкцию дыхательных путей или ПМФ. Кашель часто возникает вторично по отношению к хроническому бронхиту из-за воздействия пыли на рабочем месте, употребления табака или того и другого. Кашель иногда также может быть связан с давлением больших масс силикотических лимфатических узлов на трахею или главные бронхи.
Другие симптомы со стороны грудной клетки встречаются реже, чем одышка и кашель. Кровохарканье встречается редко и должно вызывать опасения по поводу осложняющих расстройств. Свистящее дыхание и стеснение в груди обычно могут возникать как часть сопутствующей обструктивной болезни дыхательных путей или бронхита. Боль в груди и скованность пальцев не являются признаками силикоза. Системные симптомы, такие как лихорадка и потеря веса, предполагают наличие осложняющей инфекции или неопластического заболевания. Запущенные формы силикоза связаны с прогрессирующей дыхательной недостаточностью с легочным сердцем или без него. Можно отметить несколько физических признаков, если нет осложнений.
Рентгенологические картины и функциональные легочные аномалии
Самыми ранними рентгенологическими признаками неосложненного силикоза обычно являются небольшие округлые затемнения. Они могут быть описаны Международной классификацией рентгенограмм пневмокониозов МОТ по размеру, форме и категории распространенности. При силикозе преобладают помутнения типа «q» и «r». Также были описаны другие узоры, включая линейные или неправильные тени. Помутнения, видимые на рентгенограмме, представляют собой суммирование патологических силикотических узелков. Обычно они обнаруживаются преимущественно в верхних зонах, а позже могут прогрессировать и распространяться на другие зоны. Прикорневая лимфаденопатия также отмечается иногда перед узловыми паренхиматозными тенями. Кальцификация яичной скорлупы сильно указывает на силикоз, хотя этот признак наблюдается нечасто. ПМП характеризуется образованием крупных затемнений. Эти большие поражения можно описать по размеру, используя классификацию МОТ, как категории A, B или C. Большие затемнения или поражения PMF имеют тенденцию к сокращению, обычно в верхних долях, оставляя области компенсаторной эмфиземы по их краям и часто в основаниях легких. В результате ранее заметные небольшие округлые затемнения могут иногда исчезать или становиться менее заметными. Могут возникать плевральные аномалии, но они не являются частым рентгенологическим признаком при силикозе. Большие помутнения также могут вызывать беспокойство в отношении новообразований, и рентгенографическое различение при отсутствии старых пленок может быть затруднено. Все очаги, которые кавитируют или быстро изменяются, должны быть оценены на наличие активного туберкулеза. Острый силикоз может проявляться рентгенологически картиной альвеолярного наполнения с быстрым развитием PMF или осложненными массовыми поражениями. См. рисунки 2 и 3.
Рисунок 2. Рентгенограмма грудной клетки, острый силикопротеиноз у бурильщика угольной шахты. Предоставлено доктором Н. Л. Лаппом и доктором Д. Е. Бэнксом.
Рисунок 3. Рентгенограмма грудной клетки, осложненный силикоз, демонстрирующий прогрессирующий массивный фиброз.
Легочные функциональные тесты, такие как спирометрия и диффузионная способность, полезны для клинической оценки людей с подозрением на силикоз. Спирометрия также может быть полезной для раннего выявления последствий воздействия пыли на здоровье на рабочем месте, поскольку она может выявить физиологические отклонения, которые могут предшествовать рентгенологическим изменениям. При силикозе нет исключительно характерного паттерна вентиляционных нарушений. Спирометрия может быть нормальной, а при отклонении от нормы на записях может быть обнаружена обструкция, рестрикция или смешанный паттерн. Обструкция действительно может быть более распространенным явлением. Эти изменения, как правило, более выражены при продвинутых радиологических категориях. Однако существует плохая корреляция между рентгенологическими аномалиями и дыхательной недостаточностью. При остром и ускоренном силикозе функциональные изменения более выражены, а прогрессирование более быстрое. При остром силикозе рентгенологическое прогрессирование сопровождается нарастанием дыхательной недостаточности и нарушений газообмена, что приводит к дыхательной недостаточности и, в конечном итоге, к смерти от трудноизлечимой гипоксемии.
Осложнения и специальные диагностические вопросы
При наличии в анамнезе воздействия и характерной рентгенограмме диагноз силикоза, как правило, установить нетрудно. Проблемы возникают только тогда, когда рентгенологические особенности необычны или история облучения не распознана. Биопсия легкого редко требуется для установления диагноза. Тем не менее, образцы тканей полезны в некоторых клинических условиях, когда присутствуют осложнения или дифференциальный диагноз включает туберкулез, новообразования или ПМФ. Биопсийный материал должен быть отправлен на посев, а в исследовательских учреждениях анализ пыли может быть полезной дополнительной мерой. Когда требуется ткань, обычно необходима открытая биопсия легкого для получения адекватного материала для исследования.
Настороженность в отношении инфекционных осложнений, особенно туберкулеза, нельзя переоценить, и симптомы изменения кашля или кровохарканья, лихорадки или потери веса должны стать поводом для обследования, чтобы исключить эту излечимую проблему.
Существенная озабоченность и интерес к взаимосвязи между воздействием диоксида кремния, силикозом и раком легких продолжают стимулировать дискуссии и дальнейшие исследования. В октябре 1996 года комиссия Международного агентства по изучению рака (IARC) классифицировала кристаллический диоксид кремния как канцероген группы I, сделав этот вывод на основании «достаточных доказательств канцерогенности для человека». Существует неопределенность в отношении патогенных механизмов развития рака легких у людей, подвергшихся воздействию диоксида кремния, и продолжается изучение возможной связи между силикозом (или фиброзом легких) и раком у рабочих, подвергшихся воздействию кремнезема. Независимо от механизма, который может быть ответственен за опухолевые явления, известная связь между воздействием диоксида кремния и силикозом диктует контроль и снижение воздействия на рабочих, подверженных риску этого заболевания.
Профилактика силикоза
Профилактика остается краеугольным камнем ликвидации этого профессионального заболевания легких. Использование улучшенной вентиляции и местной вытяжки, технологическое ограждение, влажные методы, средства индивидуальной защиты, включая правильный выбор респираторов, и, где это возможно, промышленная замена агентов, менее опасных, чем диоксид кремния, - все это снижает воздействие. Также важно информировать рабочих и работодателей об опасностях воздействия кремнеземной пыли и о мерах по контролю воздействия.
Если у работника диагностирован силикоз, рекомендуется исключить его из зоны постоянного воздействия. К сожалению, болезнь может прогрессировать даже без дальнейшего воздействия кремнезема. Кроме того, обнаружение случая силикоза, особенно острой или ускоренной формы, должно побудить к оценке рабочего места, чтобы защитить других работников, также подвергающихся риску.
Скрининг и надзор
Рабочие, подвергающиеся воздействию кремнезема и другой минеральной пыли, должны проходить периодический осмотр на предмет неблагоприятного воздействия на здоровье в качестве дополнения, но не замены контроля воздействия пыли. Такой скрининг обычно включает оценку респираторных симптомов, нарушений функции легких и неопластических заболеваний. Также следует провести оценку на туберкулезную инфекцию. В дополнение к индивидуальному скринингу работников следует собирать данные о группах рабочих для наблюдения и профилактических мероприятий. Руководство по этим типам исследований включено в список рекомендуемой литературы.
Терапия, лечение осложнений и контроль силикоза
Когда профилактика не увенчалась успехом и развился силикоз, терапия направлена в основном на осложнения болезни. Терапевтические меры аналогичны тем, которые обычно используются при лечении обструкции дыхательных путей, инфекций, пневмоторакса, гипоксемии и дыхательной недостаточности, осложняющих другие легочные заболевания. Исторически сложилось так, что вдыхание аэрозольного алюминия в качестве специфической терапии силикоза не увенчалось успехом. Поливинилпиридин-N-оксид, полимер, который защитил экспериментальных животных, недоступен для использования людьми. Недавняя лабораторная работа с тетрандрином показала в естественных условиях снижение фиброза и синтеза коллагена у животных, подвергшихся воздействию диоксида кремния, получавших этот препарат. Однако в настоящее время отсутствуют убедительные доказательства эффективности для человека, и есть опасения по поводу потенциальной токсичности, включая мутагенность этого препарата. Из-за высокой распространенности заболевания в некоторых странах продолжаются исследования комбинаций лекарств и других вмешательств. В настоящее время не появилось ни одного успешного подхода, и поиск специфической терапии силикоза на сегодняшний день не дал результатов.
Дальнейшее воздействие нежелательно, поэтому следует давать рекомендации по уходу или смене текущей работы с информацией о прошлых и настоящих условиях воздействия.
При медикаментозном лечении силикоза крайне важно следить за осложняющей инфекцией, особенно туберкулезом. Использование БЦЖ у больных с туберкулин-отрицательным силикозом не рекомендуется, но в странах с низкой распространенностью туберкулеза рекомендуется профилактическая терапия изониазидом (INH) у туберкулин-положительных пациентов с силикозом. Диагностика активной туберкулезной инфекции у больных силикозом может быть затруднена. Клинические симптомы потери веса, лихорадки, потливости и недомогания должны стать поводом для проведения рентгенологического исследования и выделения штаммов кислотоустойчивых бактерий мокроты и посевов. Рентгенологические изменения, включая увеличение или образование каверн в конгломератах или узелковых затемнениях, вызывают особую озабоченность. Бактериологические исследования отхаркиваемой мокроты не всегда могут быть достоверными при силикотуберкулезе. Волоконно-оптическая бронхоскопия для получения дополнительных образцов для посева и исследования часто может быть полезной для установления диагноза активного заболевания. Использование множественной лекарственной терапии при подозрении на активное заболевание у больных силикотиками оправдано при более низком уровне подозрения, чем у лиц, не страдающих силикотом, из-за сложности точного установления доказательств активной инфекции. Терапия рифампицином, по-видимому, повышает эффективность лечения силикоза, осложненного туберкулезом, а в некоторых недавних исследованиях ответ на краткосрочную терапию был сравним в случаях силикотуберкулеза с таковым в сопоставимых случаях первичного туберкулеза.
Вентиляционная поддержка при дыхательной недостаточности показана при наличии поддающихся лечению осложнений. Пневмоторакс, спонтанный и связанный с ИВЛ, обычно лечится введением плевральной дренажной трубки. Может развиться бронхоплевральный свищ, и следует рассмотреть вопрос о хирургической консультации и лечении.
Острый силикоз может быстро прогрессировать до дыхательной недостаточности. Когда это заболевание напоминает легочный альвеолярный протеиноз и присутствует тяжелая гипоксемия, агрессивная терапия включает массивный лаваж всего легкого с пациентом под общей анестезией в попытке улучшить газообмен и удалить альвеолярный мусор. Несмотря на привлекательную концепцию, эффективность полного лаважа легких не установлена. Глюкокортикоидная терапия также использовалась при остром силикозе; тем не менее, это все еще имеет недоказанную пользу.
Некоторые молодые пациенты с терминальной стадией силикоза могут считаться кандидатами на трансплантацию легких или сердце-легкие в центрах, имеющих опыт проведения этой дорогостоящей процедуры с высоким риском. Раннее направление и оценка этого вмешательства могут быть предложены отдельным пациентам.
Обсуждение агрессивных и высокотехнологичных терапевтических вмешательств, таких как трансплантация, позволяет подчеркнуть серьезную и потенциально смертельную природу силикоза, а также подчеркнуть решающую роль первичной профилактики. Борьба с силикозом в конечном итоге зависит от снижения и контроля воздействия пыли на рабочем месте. Это достигается неукоснительным и добросовестным соблюдением основных принципов гигиены труда и техники с обязательством по сохранению здоровья работников.