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Asthma pp 17-31 | Cite as

Bronchial hyperreactivity in the presence and absence of inflammation (A clue to asthma pathogenesis)

  • L. W. Poulter
  • C. M. Burke

Summary

Asthma is now seen as a chronic inflammatory disease characterised by accumulations of T cells, antigen presenting cells, and eosinophils in the bronchial wall. To the patient however the problem is one of pathophysiology. Although spirometrie readings can document airway obstruction in asthmatics these measurements may be variable and with treatment fall within the normal range during stable periods of disease. Bronchial hyperreactivity as measured by the effect on FEV1 of inhalation of graded doses of histamine (PC20FEV1) is seen to reflect disease severity. It is manifest in all asthmatics and is demonstrable even during stable periods of disease. Correlations have been observed between the extent of immunopathology in asthma and this pathophysiological parameter. However this correlation is not absolute as many examples of bronchial inflammation without bronchial hyperreactivity can be found. The current consensus that in asthma inflammation leads to bronchial hyperreactivity may therefore not be correct. Observations reported here that up to 33% of the normal population exhibit bronchial hyperreactivity but have no bronchial inflammation would support this. Indeed evidence can be found of heightened suppression of immunological reactivity in BHR + normal subjects. Far therefore, from being caused by inflammation in normal individuals the presence of bronchial hyperreactivity is associated with a down regulation of the local immune system.

BHR and bronchial inflammation may therefore be seen as parallel processes which may indeed exacerbate each other if they are coincidental but no initial cause and effect relationship may exist. Thus the development of asthma may be dependent quite simply on this coincidence. This being the case, the crucial issue for the immunopathologists rests with the reasons for the overstimulation of the T cell response.

Keywords

Bronchial Hyperresponsiveness Bronchial Wall Bronchial Mucosa Bronchial Reactivity Bronchial Hyperreactivity 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Zusammenfassung

Bronchiale Hyperreaktivität mit und ohne Inflammation (Ein Schlüssel zur Pathogenese des Asthmas). Asthma wird heute als eine chronisch entzündliche Erkrankung angesehen, welche durch die Anhäufung von T-Zellen, Antigen präsentierenden Zellen und Eosinophilen in der Bronchialwand charakterisiert ist. Für den Patienten selbst und seine Behandlung liegt der Schwerpunkt auf dem Verständnis der Pathophysiologie. Zwar können wir mittels Spirometrie die Obstruktion als solche bei Asthmatikern dokumentieren, doch werden diese Messungen variabel sein, ja in stabilen Perioden der Behandlung sogar in den Normbereich fallen. Die bronchiale Hyperreaktivität, welche durch graduelle Steigerung von inhalativen Histamindosen und deren Auswirkung auf den FEV1 (PC20FEV1) gemessen wird, wird als Maßstab für die Schwere der Erkrankung herangezogen. Sie ist bei allen Asthmatikern vorhanden und kann sogar in stabilen Perioden der Erkrankung nachgewiesen werden.

Es wurden Korrelationen zwischen dem Ausmaß der Immunpathologie des Asthmas und diesem pathophy siologischen Parameter beobachtet.

Allerdings ist diese Beziehung keine absolute, zumal eine Reihe von Patienten eine beträchtliche bronchiale Entzündung ohne bronchiale Hyperreaktivität zeigen.

Zwar ist man übereingekommen, daß die Asthmaentzündung zur bronchialen Hyperreaktivität führen muß, doch dürfte dies nicht ganz korrekt sein. Wir haben beobachtet, daß bis zu 33% der Normalpopulation eine bronchiale Hyperreaktivität ohne gleichzeitige bronchiale Ent- Zündung aufweisen. In der Tat gibt es Befunde, die für eine gesteigerte Suppression der immunologischen Reaktivität bei Normalpersonen mit bronchialer Hyperreaktivität sprechen. Daher ist das Vorhandensein einer bronchialen Hyperreaktivität wohl mit einer Abschwächung des lokalen Immunsystems bei Normalpersonen verquickt, jedoch weit entfernt von einer ursächlichen Entzündung.

Die bronchiale Hyperreaktivität und die bronchiale Entzündung dürften daher als parallele Prozesse anzusehen sein, welche tatsächlich zur gegenseitigen Verstärkung neigen, wenn sie gemeinsam auftreten, jedoch ohne ein initiales Wirkprinzip darzustellen. Darum ist die Entwicklung des Asthmas wohl sehr einfach auf die Koinzidenz beider Faktoren zurückzuführen. Wenn dies der Fall ist, dann bleibt als kritischer Faktor für den Immunpathologen die Beschäftigung mit der Überstimulation der T-Zell-Antwort.

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References

  1. 1.
    Laitinen LA, Heino M, Laitinen A, Kava T, Haahtela T (1985) Damage of the airway epithelium and bronchial reactivity in patients with asthma. Am Rev Res Dis 131: 599–606Google Scholar
  2. 2.
    Poulter LW, Power C, Burke C (1990) The relationship between bronchial immunopathology and hyperresponsiveness in asthma. Eur Respir J 3: 792PubMedGoogle Scholar
  3. 3.
    Hutter C, Poulter LW (1992) The balance of macrophage subsets may be customised at mucosal surfaces. FEMS Microbiol Immunol 105: 309–316CrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Djukanovic R, Wilson JW, Britten LM, Wilson SJ, Walls AF, Roche WR, Horwath PH, Holgate ST (1990) Quantitation of mast cells and eosinophils in the bronchial mucosa of symptomatic atopic asthmatics and healthy control subjects using immunohistochemistry. Am Rev Respir Dis 142: 863–871PubMedGoogle Scholar
  5. 5.
    Jeffrey PK, Godfrey RW, Adelroth E, Nelson F, Rogers A, Johansson SA (1992) Effects of treatment on airway inflammation and thickening of base-ment membrane reticular collagen in asthma. A quantitative light and electron microscopic study. Am Rev Respir Dis 145: 890–899Google Scholar
  6. 6.
    Wierenga EA, Snoek M, DeGroot C, Chretien I, Bod JD, Jansen HM, Kapsenberg M (1990) Evidence for compartmentalization of functional subsets of CD4+ T lymphocytes in atopic patients. J Immunol 144: 1651–1656Google Scholar
  7. 7.
    Montefort S, Herbert CA, Robinson C, Holgate ST (1992) The bronchial epithelium as a target for inflammatory attack in asthma. Clin Exp Allergy 2: 511–520CrossRefGoogle Scholar
  8. 8.
    Woolcock AJ (1988) Asthma. In: Murray JF, Nadal JA (eds) Textbook of respiratory medicine. WB Saunders, Philadelphia, pp 1030–1068Google Scholar
  9. 9.
    Tumer-Warwick M (1977) On observing patterns of airflow obstruction in chronic asthma. Br J Dis Chest 71: 73–86CrossRefGoogle Scholar
  10. 10.
    Cockroft DW, Killian DN, Mellon JJA, Hargreave EE (1977) Bronchial reactivity to inhaled histamine: a method and clinical survey. Clin Allergy 7: 235–243CrossRefGoogle Scholar
  11. 11.
    Hargreave EE, Ryan G, Thomson NC, O’Byrne PN, Latimer K, Juniper Ef et al (1981) Bronchial responsiveness to histamine or methacholine in asthma: measurement and clinical significance. J Allergy Clin Imunol 68: 347–355CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Power C, Sreenan S, Hurson B, Burke C, Poulter LW (1993) Distribution of immunocompetent cells in the bronchial wall of clinically healthy subjects showing bronchial hyperresponsiveness. Thorax 48: 1125–1129PubMedCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    Poulter LW, Janossy G, Power C, Sreenan S, Burke C (1994) Physiological/ immunological relationships in asthma: potential regulation by lung macrophages. Immunology Today (in Press)Google Scholar
  14. 14.
    Woolcock AJ, Yan K, Salome CM (1988) Effect of therapy on bronchial hyperresponsiveness in the long-term management of asthma. Clin Allergy 18: 165–176PubMedCrossRefGoogle Scholar
  15. 15.
    Laitinen LA, Laitinen A (1988) Mucosal inflammation and bronchial hyperreactivity. Eur Respir J 1: 488–489PubMedGoogle Scholar
  16. 16.
    Debenham P, Sreenan S, Burke CM, Poulter LW (1994) Relationships between lung physiology and bronchial immunopathology in asthma (submitted)Google Scholar
  17. 17.
    Pang J, Chan HS, Sung JY (1989) Prevalance of asthma, atopy and bronchial hyperreactivity in bronchiectasis: a controlled study. Thorax 44: 948–951PubMedCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Spry CJF (1988) in Eosinophils. Oxford, University Press, p 272Google Scholar
  19. 19.
    Clelland CA, Higgenbottam TW, Stewart S, Scott JP, Wallwwark J (1990) The histological changes in transbronchial biopsy after treatment of acute lung rejection in heart lung transplantation. J Pathol 161: 105–121PubMedCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Cockroft DW (1990) Bronchial hyperresponsiveness: In: Mygind N, Pipkom U, Dahl R (eds) Rhinitis and asthma. Munksgaard, Copenhagen, pp 172–187Google Scholar
  21. 21.
    Chapman ID, Foster A, Morley J (1993) The relationship between inflammation and hyperreactivity of the airways in asthma. Clin Exp Allergy 23: 168–171PubMedCrossRefGoogle Scholar
  22. 22.
    Holt PG, McMenamin C, Schon-Hegrad MA, Strichland D, Nelson D, Wilkes L, Bilyk N, Oliver J, Holt BJ, McMenamin PG (1991) Immunoregu- lation of asthma: control of T lymphocyte activation in the respiratory tract. Eur Respir J 4 [Suppl 13]: 6–15Google Scholar
  23. 23.
    Spiteri MA, Poulter LW (1991) Characterisation of immune inducer and suppressor macrophages from the normal human lung. Clin Exp Immunol 83: 157PubMedCrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag/Wien 1995

Authors and Affiliations

  • L. W. Poulter
    • 1
  • C. M. Burke
    • 2
  1. 1.Department of Clinical ImmunologyRoyal Free Hospital, School of Medicine, London and the Asthma Research CentreLondonUK
  2. 2.James Connelly Memorial HospitalDublinIreland

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