長期以來，塵肺病一直被認為是職業病。 已在研究、初級預防和醫療管理方面做出了大量努力。 但醫生和衛生學家報告說，這個問題在工業化國家和工業化國家仍然存在（Valiante、Richards 和 Kinsley 1992 年；Markowitz 1992 年）。 由於有強有力的證據表明導致塵肺病的三種主要工業礦物（石棉、煤和二氧化矽）將繼續具有一定的經濟重要性，從而進一步導致可能的暴露，預計該問題將在整個過程中繼續具有一定的嚴重性世界，特別是在小型工業和小型採礦作業中服務不足的人群中。 初級預防的實際困難，或對疾病的誘發和發展機制的了解不足，都是可能解釋問題持續存在的因素。
塵肺病的發病機制可以定義為對吸入纖維化粉塵顆粒後肺部發生的所有現象的評估和理解。 表達方式 級聯事件 經常在有關該主題的文獻中找到。 級聯是一系列事件，首先暴露並在最遠的範圍內以更嚴重的形式發展為疾病。 如果我們排除罕見形式的加速性矽肺病，它可以在暴露幾個月後發生，大多數塵肺是在數十年而不是數年的暴露期後發生的。 如今，在採用現代預防標準的工作場所尤其如此。 因此，應根據其長期動態分析病因發病機制現象。
在過去的 20 年裡，關於由多種因素（包括礦物粉塵）引起的間質性肺纖維化所涉及的眾多複雜肺部反應的大量信息已變得可用。 這些反應在生物化學和細胞水平上進行了描述（Richards、Masek 和 Brown 1991）。 不僅物理學家和實驗病理學家做出了貢獻，而且廣泛使用支氣管肺泡灌洗作為一種新的肺部研究技術的臨床醫生也做出了貢獻。 這些研究將發病機制描繪成一個非常複雜的實體，儘管如此，它仍可以被分解以揭示幾個方面：(1) 粉塵顆粒的吸入本身以及隨之而來的肺部負擔的構成和重要性（暴露-劑量-反應關係），（ 2) 纖維化顆粒的理化特性，(3) 誘發塵肺基本病變的生化和細胞反應，以及 (4) 進展和並發症的決定因素。 後面的方面不容忽視，因為更嚴重的塵肺病會導致損傷和殘疾。
對塵肺病發病機制的詳細分析超出了本文的範圍。 人們需要區分幾種類型的灰塵，並深入到許多專業領域，其中一些仍然是活躍研究的主題。 但有趣的一般概念是從當前可用的關於該主題的知識量中得出的。 它們將通過前面提到的四個“方面”在此處呈現，參考書目會將感興趣的讀者引向更專業的文本。 將主要針對三種主要且記錄最多的塵肺病給出示例：石棉沉著病、煤工塵肺病 (CWP) 和矽肺病。 將討論對預防的可能影響。
暴露-劑量-反應關係
肺塵埃沉著病由吸入某些纖維化粉塵顆粒引起。 在氣溶膠物理學中，術語 灰塵 具有非常精確的含義（Hinds 1982）。 它是指通過機械粉碎固態母體材料獲得的懸浮顆粒。 其他過程產生的顆粒不應稱為粉塵。 各種工業環境（例如，採礦、隧道、噴砂和製造）中的粉塵云通常包含多種粉塵的混合物。 空氣中的塵埃顆粒大小不一。 它們表現出尺寸分佈。 大小和其他物理參數（密度、形狀和表面電荷）決定了顆粒的空氣動力學行為以及它們穿透和沈積在呼吸系統多個隔室中的概率。
在塵肺病領域，感興趣的部位隔室是肺泡隔室。 空氣中小到足以到達該隔間的顆粒被稱為 可吸入顆粒. 到達肺泡室的所有顆粒都沒有系統地沉積，一些仍然存在於呼出的空氣中。 對於等軸測粒子 (Raabe 1984) 以及纖維粒子 (Sébastien 1991)，沉積的物理機制現在已經很清楚了。 建立了將沉積概率與物理參數相關聯的函數。 可吸入顆粒和沈積在肺泡室中的顆粒具有略微不同的尺寸特徵。 對於非纖維顆粒，尺寸選擇空氣採樣儀器和直讀儀器用於測量可吸入顆粒的質量濃度。 對於纖維顆粒，方法不同。 測量技術基於“總粉塵”的過濾器收集和光學顯微鏡下的纖維計數。 在這種情況下，通過從計數中排除尺寸超過預定標準的“非呼吸”纖維來進行尺寸選擇。
隨著顆粒沉積在肺泡表面，開始了所謂的肺泡清除過程。 巨噬細胞的趨化募集和吞噬作用構成其第一階段。 已經描述了幾種清除途徑：將載有灰塵的巨噬細胞移向纖毛氣道，與上皮細胞相互作用並通過肺泡膜轉移游離顆粒，間質巨噬細胞的吞噬作用，隔離到間質區域並運輸到淋巴結（ Lauweryns 和 Baert 1977）。 清除途徑具有特定的動力學。 不僅暴露方案，而且沉積顆粒的物理化學特性，都會觸發負責肺部滯留此類污染物的不同途徑的激活。
特定於每種類型的灰塵的保留模式的概念是相當新的，但現在已經充分建立以整合到發病機制方案中。 例如，筆者發現，長期接觸石棉後，角閃石類纖維會在肺部積聚，而溫石棉類則不會（Sébastien 1991）。 短纖維已被證明比長纖維更快地被清除。 眾所周知，石英具有一定的淋巴趨向性，並且很容易穿透淋巴系統。 已證明改變石英顆粒的表面化學會影響肺泡清除率（Hemenway 等人，1994 年；Dubois 等人，1988 年）。 同時暴露於多種粉塵類型也可能影響肺泡清除率（Davis、Jones 和 Miller 1991）。
在肺泡清除過程中，灰塵顆粒可能會發生一些化學和物理變化。 這些變化的示例包括用含鐵材料進行塗層、某些元素成分的浸出和某些生物分子的吸附。
最近從動物實驗中得出的另一個概念是“肺超載”（Mermelstein 等人，1994 年）。 大量吸入各種不溶性粉塵的大鼠會出現類似的反應：慢性炎症、載有顆粒的巨噬細胞數量增加、間質中顆粒數量增加、隔膜增厚、脂蛋白沉積症和纖維化。 這些發現並非歸因於所測試粉塵（二氧化鈦、火山灰、飛灰、石油焦、聚氯乙烯、碳粉、炭黑和柴油機廢氣微粒）的反應性，而是歸因於肺部的過度暴露。 尚不清楚在人類暴露於纖維化粉塵的情況下是否必須考慮肺負荷過重。
在清除途徑中，向間質的轉移對於塵肺病尤為重要。 清除被隔離到間質中的顆粒遠不如清除被肺泡腔中的巨噬細胞吞噬並被纖毛氣道清除的顆粒有效 (Vincent 和 Donaldson 1990)。 在人類中，發現在長期接觸各種無機空氣污染物後，間質中的儲存比肺泡巨噬細胞大得多（Sébastien 等人，1994 年）。 還有觀點認為，二氧化矽誘導的肺纖維化涉及顆粒與間質而非肺泡巨噬細胞的反應（Bowden、Hedgecock 和 Adamson，1989 年）。 保留是“劑量”的原因，劑量是塵埃顆粒與其生物環境之間接觸的量度。 對劑量的正確描述需要知道在每個時間點儲存在幾個肺結構和細胞中的灰塵量、顆粒的物理化學狀態（包括表面狀態）以及顆粒與肺部之間的相互作用。肺細胞和液體。 直接評估人體劑量顯然是一項不可能完成的任務，即使有方法可以測量肺源性生物樣本中的塵埃顆粒，例如痰、支氣管肺泡灌洗液或活檢或屍檢組織（Bignon、Sébastien 和 Bientz，1979 年） . 這些方法用於各種目的：提供關於保留機制的信息，驗證某些暴露信息，研究幾種粉塵類型在病原體發展中的作用（例如，石棉肺中角閃石與溫石棉暴露或 CWP 中石英與煤暴露）並協助診斷。
但這些直接測量僅提供採樣時保留的快照，不允許研究人員重建劑量數據。 新的劑量學模型在這方面提供了有趣的觀點（Katsnelson 等人，1994 年；Smith，1991 年；Vincent 和 Donaldson，1990 年）。 這些模型旨在通過考慮沉積概率和不同清除途徑的動力學來評估來自暴露信息的劑量。 最近，這些模型中引入了有趣的“有害傳遞”概念（Vincent 和 Donaldson 1990）。 該概念考慮了儲存顆粒的特定反應性，每個顆粒都被視為將一些有毒物質釋放到肺部環境中的來源。 以石英顆粒為例，可以假設某些表面位點可能是活性氧的來源。 沿著這種思路開發的模型也可以改進，以考慮通常觀察到的肺泡清除率的巨大個體間差異。 這是用石棉進行的實驗記錄，“高固定動物”患石棉肺的風險更大（Bégin 和 Sébastien 1989）。
到目前為止，這些模型僅供實驗病理學家使用。 但它們也可能對流行病學家有用（Smith 1991）。 大多數研究暴露反應關係的流行病學研究都依賴於“累積暴露”，這是一種暴露指數，通過對工人暴露於空氣中的粉塵的估計濃度隨時間進行積分（強度和持續時間的乘積）而獲得。 累積暴露的使用有一些局限性。 基於該指數的分析隱含地假設持續時間和強度對風險具有相同的影響（Vacek 和 McDonald 1991）。
也許使用這些複雜的劑量學模型可以為塵肺病流行病學中的一個常見觀察結果提供一些解釋：“勞動力之間存在相當大的差異”，這種現像在石棉沉著症 (Becklake 1991) 和 CWP (Attfield 和 Morring) 中得到了清楚的觀察1992). 當將疾病的流行與累積暴露聯繫起來時，在某些職業群體之間觀察到風險的巨大差異——高達 50 倍。 煤的地質成因（煤階）為 CWP 提供了部分解釋，即開採高階煤（一種碳含量高的煤，如無菸煤）會產生更大的風險。 石棉沉著症的現象仍有待解釋。 即使在當前的暴露標準下，適當暴露響應曲線的不確定性也會對結果產生一些影響（至少在理論上如此）。
更一般地說，暴露指標在風險評估和控制限度的建立過程中是必不可少的。 使用新的劑量學模型可以改進塵肺病的風險評估過程，最終目標是提高控制限值提供的保護程度（Kriebel 1994）。
纖維化粉塵顆粒的理化特性
每種粉塵的特定毒性，與顆粒的物理化學特性（包括更細微的特性，如表面特性）有關，可能是過去 20 年逐漸出現的最重要的概念。 在最早期的研究階段，“礦物粉塵”之間沒有區別。 然後引入了通用類別：石棉、煤、人造無機纖維、頁矽酸鹽和二氧化矽。 但發現這種分類不夠精確，無法解釋觀察到的生物效應的多樣性。 現在使用礦物學分類法。 例如，石棉有幾種礦物學類型：蛇紋石溫石棉、閃石鐵石棉、閃石青石棉和閃石透閃石。 對於二氧化矽，通常在石英（迄今為止最普遍）、其他結晶多晶型物和無定形品種之間進行區分。 在煤炭領域，高階煤和低階煤應該分開處理，因為有強有力的證據表明，在接觸高階煤礦產生的粉塵後，CWP 的風險，尤其是進行性大塊纖維化的風險要大得多。
但礦物學分類也有一定的局限性。 有實驗和流行病學證據（考慮到“勞動力之間的差異”），可以通過作用於顆粒的物理化學特性來調節單一礦物類型粉塵的固有毒性。 這就提出了一個難題，即可用於描述塵埃顆粒和塵埃雲的眾多參數中每一個的毒理學意義。 在單個粒子水平上，可以考慮幾個參數：本體化學、晶體結構、形狀、密度、尺寸、表面積、表面化學和表面電荷。 由於這些參數的分佈（例如，尺寸分佈和混合塵埃的成分），處理塵埃雲又增加了複雜性。
粒子的大小及其表面化學是解釋調製效應研究最多的兩個參數。 如前所述，保留機制與大小相關。 但大小也可以調節毒性 現場, 正如許多動物和 體外 研究。
在礦物纖維領域，尺寸被認為非常重要，以至於它構成了發病機制理論的基礎。 該理論將纖維顆粒（天然和人造）的毒性歸因於顆粒的形狀和大小，而化學成分沒有任何作用。 在處理纖維時，尺寸必須分解為長度和直徑。 應使用二維矩陣來報告尺寸分佈，直徑的有用範圍為 0.03 至 3.0 毫米，長度為 0.3 至 300 毫米（Sébastien 1991）。 綜合大量研究的結果，Lippman (1988) 為基質的幾個單元分配了一個毒性指數。 人們普遍認為長而細的纖維是最危險的。 由於目前在工業衛生中使用的標準是基於光學顯微鏡的使用，因此它們忽略了最細的纖維。 如果評估矩陣中每個細胞的特定毒性具有一定的學術意義，那麼它的實際意義就會受到以下事實的限制：每種類型的纖維都與相對均勻的特定尺寸分佈相關。 對於緻密顆粒，例如煤和二氧化矽，沒有明確證據表明沉積在肺泡區域的顆粒的不同大小的亞組分可能具有特定作用。
礦物粉塵領域的最新發病機制理論暗示顆粒表面存在活性化學位點（或功能）。 當粒子通過與其母體材料分離而“誕生”時，一些化學鍵以異裂或均裂的方式斷裂。 在破裂和隨後的重組或與環境空氣分子或生物分子的反應過程中發生的事情構成了顆粒的表面化學。 例如，關於石英顆粒，已經描述了幾種特別感興趣的化學功能：矽氧烷橋、矽烷醇基團、部分電離基團和矽基自由基。
這些功能可以引發酸鹼反應和氧化還原反應。 直到最近才注意到後者（Dalal、Shi 和 Vallyathan 1990；Fubini 等人 1990 年；Pézerat 等人 1989 年；Kamp 等人 1992 年；Kennedy 等人 1989 年；Bronwyn、Razzaboni 和 Bolsaitis 1990 年）。 現在有充分的證據表明，即使在細胞環境中，帶有表面自由基的粒子也能產生活性氧。 不確定是否所有氧物種的產生都應歸因於基於表面的自由基。 據推測，這些位點可能會觸發肺細胞的激活（Hemenway 等人，1994 年）。 其他位點可能與細胞毒性顆粒的膜溶解活性有關，包括離子吸引、氫鍵和疏水鍵等反應（Nolan 等人，1981 年；Heppleston，1991 年）。
在認識到表面化學是粉塵毒性的重要決定因素之後，人們進行了幾次嘗試來修改礦物粉塵顆粒的天然表面以降低其毒性，如在實驗模型中評估的那樣。
發現石英顆粒吸附鋁可降低其纖維化性並有利於肺泡清除（Dubois 等人，1988 年）。 用聚乙烯吡啶-N-氧化物 (PVPNO) 治療也有一定的預防作用（Goldstein 和 Rendall 1987；Heppleston 1991）。 使用了其他幾種改性工藝：研磨、熱處理、酸蝕刻和有機分子吸附（Wiessner 等人，1990 年）。 剛破碎的石英顆粒表現出最高的表面活性（Kuhn 和 Demers 1992；Vallyathan 等人 1988）。 有趣的是，每次偏離這個“基本表面”都會導致石英毒性降低（Sébastien 1990）。 幾種天然存在的石英品種的表面純度可能是造成某些觀察到的毒性差異的原因（Wallace 等人，1994 年）。 一些數據支持未受污染石英表面的數量是一個重要參數的觀點（Kriegseis、Scharman 和 Serafin 1987）。
參數的多樣性以及它們在塵埃雲中的分佈產生了多種報告空氣濃度的可能方式：質量濃度、數量濃度、表面積濃度和各種大小類別的濃度。 因此，可以構建許多暴露指數，並且必須評估每個指數的毒理學意義。 目前的職業衛生標準反映了這種多樣性。 對於石棉，標準是基於特定幾何尺寸類別中纖維顆粒的數值濃度。 對於二氧化矽和煤，標準基於可吸入顆粒物的質量濃度。 還制定了一些用於暴露於含石英顆粒混合物的標準。 沒有標準是基於表面特徵的。
誘發基礎病變的生物學機制
塵肺是間質性纖維肺疾病，纖維化呈瀰漫性或結節狀。 纖維化反應涉及肺成纖維細胞的激活（Goldstein 和 Fine 1986）以及結締組織成分（膠原蛋白、彈性蛋白和糖胺聚醣）的產生和代謝。 它被認為代表肺損傷後的晚期癒合階段（Niewoehner 和 Hoidal 1982）。 即使有幾個主要與暴露特徵相關的因素可以調節病理反應，有趣的是要注意每種類型的塵肺病都具有可稱為基本病變的特徵。 外周氣道周圍的纖維化肺泡炎構成了石棉暴露的基本損傷（Bégin 等人，1992 年）。 矽肺結節是矽肺的基本病變（Ziskind、Jones 和 Weil 1976）。 簡單的 CWP 由塵斑和結節組成 (Seaton 1983)。
塵肺病的發病機制通常表現為一系列事件，其順序如下：肺泡巨噬細胞肺泡炎、炎性細胞因子的信號傳導、氧化損傷、成纖維細胞的增殖和活化以及膠原蛋白和彈性蛋白的代謝。 肺泡巨噬細胞肺泡炎是纖維化礦物粉塵滯留的特徵性反應 (Rom 1991)。 肺泡炎定義為活化的肺泡巨噬細胞數量增加，釋放過量的介質，包括氧化劑、趨化因子、成纖維細胞生長因子和蛋白酶。 趨化因子吸引中性粒細胞，並與巨噬細胞一起釋放能夠損傷肺泡上皮細胞的氧化劑。 成纖維細胞生長因子進入間質，在那裡它們向成纖維細胞發出信號以進行複制並增加膠原蛋白的產生。
級聯開始於第一次遇到沉積在肺泡中的顆粒。 以石棉為例，最初的肺損傷幾乎是在暴露於肺泡管分叉處後立即發生。 在動物實驗中僅暴露 1 小時後，I 型上皮細胞就會主動攝取纖維（Brody 等人，1981 年）。 在 48 小時內，沉積部位的肺泡巨噬細胞數量增加。 如果長期接觸，這個過程可能會導致細支氣管周圍纖維化肺泡炎。
沉積顆粒對肺泡內壁、特定細胞或其任何細胞器產生原發性生化損傷的確切機制尚不清楚。 可能是極其快速和復雜的生化反應導致自由基形成、脂質過氧化或某些重要細胞保護分子的耗盡。 已經表明，礦物顆粒可以作為羥基和超氧自由基生成的催化底物（Guilianelli 等人，1993 年）。
在細胞水平上，信息略多。 在肺泡水平沉積後，非常薄的 I 型上皮細胞很容易受損（Adamson、Young 和 Bowden 1988）。 巨噬細1991). 在原發性損傷的這個階段，肺結構變得雜亂無章，表現為間質性水腫。
在慢性炎症過程中，塵埃顆粒表面和活化的炎症細胞都會在下呼吸道釋放更多的活性氧。 肺部的氧化應激對抗氧化防禦系統有一些可檢測到的影響（Heffner 和 Repine 1989），以及抗氧化酶如超氧化物歧化酶、穀胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶的表達（Engelen 等人 1990）。 這些因子位於肺組織、間質液和循環紅細胞中。 抗氧化酶的特徵可能取決於纖維化粉塵的類型 (Janssen et al. 1992)。 自由基是已知的組織損傷和疾病介質 (Kehrer 1993)。
間質纖維化確實是由修復過程引起的。 有許多理論可以解釋修復過程是如何發生的。 巨噬細胞/成纖維細胞相互作用受到了最大的關注。 活化的巨噬細胞分泌促炎性纖維化細胞因子網絡：TNF、IL-1、轉化生長因子和血小板衍生生長因子。 它們還產生纖連蛋白，這是一種細胞表面糖蛋白，可作為化學引誘劑，並在某些條件下作為間充質細胞的生長刺激劑。 一些作者認為某些因素比其他因素更重要。 例如，特別重要的是 TNF 在矽肺病的發病機制中的作用。 在實驗動物中，表明抗 TNF 抗體幾乎完全阻止了小鼠體內二氧化矽滴注後的膠原蛋白沉積（Piguet 等人，1990 年）。 血小板衍生生長因子和轉化生長因子的釋放被認為在石棉肺的發病機制中起著重要作用（Brody 1993）。
不幸的是，許多巨噬細胞/成纖維細胞理論往往忽略了纖維化細胞因子與其抑製劑之間的潛在平衡（Kelley 1990）。 事實上，由此產生的氧化劑和抗氧化劑、蛋白酶和抗蛋白酶、花生四烯酸代謝物、彈性蛋白酶和膠原酶之間的不平衡，以及各種細胞因子和生長因子之間的不平衡，將決定間質成分對幾種細胞的異常重塑。各種形式的塵肺病（Porcher 等人，1993 年）。 在塵肺病中，平衡顯然指向破壞性細胞因子活動的壓倒性影響。
由於 I 型細胞不能分裂，在初次損傷後，上皮屏障被 II 型細胞取代（Lesur 等人，1992 年）。 有一些跡象表明，如果這種上皮修復過程成功並且再生的 II 型細胞沒有受到進一步損傷，纖維生成就不可能繼續進行。 在某些情況下，II 型細胞的修復過度，導致肺泡蛋白沉積症。 這個過程在二氧化矽暴露後得到了清楚的證明（Heppleston 1991）。 上皮細胞的改變在多大程度上影響成纖維細胞尚不確定。 因此，纖維發生似乎是在廣泛的上皮損傷區域開始的，因為成纖維細胞複製，然後分化並產生更多的膠原蛋白、纖連蛋白和細胞外基質的其他成分。
關於塵肺病中形成的幾種膠原蛋白的生物化學有大量文獻（Richards、Masek 和 Brown 1991）。 這種膠原蛋白的代謝及其在肺中的穩定性是纖維發生過程的重要因素。 受損結締組織的其他成分可能也是如此。 膠原蛋白和彈性蛋白的代謝在癒合階段特別受關注，因為這些蛋白質對肺結構和功能非常重要。 已經很好地表明，這些蛋白質合成的改變可能決定肺損傷後肺氣腫或纖維化是否發展（Niewoehner 和 Hoidal 1982）。 在疾病狀態下，轉谷氨酰胺酶活性增加等機制可能有利於穩定蛋白質質量的形成。 在一些CWP纖維化病變中，蛋白質成分佔病變的三分之一，其餘為灰塵和磷酸鈣。
僅考慮膠原代謝，纖維化可能有幾個階段，其中一些可能是可逆的，而另一些則是進行性的。 有實驗證據表明，除非超過臨界暴露，否則早期病變會消退，並且不太可能出現不可逆的纖維化。 例如，在石棉肺中，描述了幾種類型的肺部反應（Bégin、Cantin 和 Massé，1989 年）：無損傷的短暫炎症反應、局限於遠端氣道的纖維化疤痕的低滯留反應、持續接觸持續的高炎症反應以及最長纖維的微弱間隙。
從這些研究中可以得出結論，暴露於纖維化塵埃顆粒能夠觸發涉及肺損傷和修復的幾種複雜的生化和細胞通路。 暴露方案、灰塵顆粒的物理化學特性以及可能的個體易感因素似乎是幾種途徑之間精細平衡的決定因素。 物理化學特徵將決定最終的基礎病變類型。 暴露方案似乎決定了事件的時間進程。 有一些跡象表明，在大多數情況下，足夠低的暴露方案可以限制肺部對沒有殘疾或損傷的非進行性病變的反應。
醫學監測和篩查一直是預防塵肺病策略的一部分。 在這種情況下，檢測到一些早期病變的可能性是有利的。 對發病機制的了解的增加為開發幾種生物標誌物（Borm 1994）以及改進和使用“非經典”肺部檢查技術鋪平了道路，例如測量沉積的 99 锝二亞乙基三胺-五乙酸鹽的清除率（ 99 Tc-DTPA）評估肺上皮完整性（O'Brodovich 和 Coates 1987），以及定量鎵 67 肺掃描評估炎症活動（Bisson、Lamoureux 和 Bégin 1987）。
塵肺病領域考慮了幾種生物標誌物：痰液巨噬細胞、血清生長因子、血清 III 型前膠原肽、紅細胞抗氧化劑、纖連蛋白、白細胞彈性蛋白酶、血漿中的中性金屬內肽酶和彈性蛋白肽、呼出空氣中的揮發性碳氫化合物和 TNF 釋放外周血單核細胞。 生物標誌物在概念上非常有趣，但需要更多的研究來準確評估它們的重要性。 這種驗證工作要求很高，因為它需要研究人員進行前瞻性流行病學研究。 最近針對 CWP 中外周血單核細胞釋放 TNF 進行了這樣的努力。 發現 TNF 是 CWP 進展的一個有趣標記（Borm 1994）。 除了生物標誌物在塵肺病發病機制中的重要性的科學方面外，還必須仔細檢查與生物標誌物的使用相關的其他問題（Schulte 1993），即預防機會、對職業醫學的影響以及倫理和法律問題。
塵肺病的進展和並發症
在本世紀初的幾十年裡，塵肺病被認為是一種使年輕人殘疾和過早死亡的疾病。 在工業化國家，現在普遍認為它不過是一種放射學異常，沒有損傷或殘疾（Sadoul 1983）。 然而，有兩個觀察結果應該反對這種樂觀的說法。 首先，即使在有限的暴露條件下，塵肺仍然是一種相對沉默且無症狀的疾病，應該知道該疾病可能會發展為更嚴重和致殘的形式。 影響這種進展的因素對於作為該病症的發病機制的一部分來考慮絕對是重要的。 其次，現在有證據表明一些塵肺會影響一般健康結果，並可能成為肺癌的促成因素。
從最初的亞臨床病變到臨床石棉沉滯症，石棉沉著症的慢性和進行性都有記載（Bégin、Cantin 和 Massé 1989）。 現代肺部檢查技術（BAL、CT 掃描、鎵 67 肺攝取）顯示，炎症和損傷從暴露時起一直持續，經過潛伏期或亞臨床期，直至發展為臨床疾病。 據報導（Bégin 等人，1985 年），最初進行鎵 75 掃描呈陽性但當時沒有臨床石棉沉著症的受試者中有 67% 在四年的時間裡確實發展為“全面的”臨床石棉沉著症時期。 在人類和實驗動物中，石棉肺可能在疾病識別和接觸停止後進展。 識別之前的暴露史很可能是進展的重要決定因素。 一些實驗數據支持與光感應暴露和識別時停止暴露相關的非進行性石棉肺的概念（Sébastien、Dufresne 和 Bégin，1994 年）。 假設同樣的概念適用於人類，那麼準確建立“光感應暴露”的指標將是最重要的。 儘管在篩查暴露於石棉的工作人群方面做出了所有努力，但仍然缺乏這些信息。
眾所周知，接觸石棉會增加患肺癌的風險。 即使承認石棉是致癌物 本身, 長期以來一直爭論石棉工人患肺癌的風險是否與石棉接觸或肺纖維化有關 (Hughes 和 Weil 1991)。 這個問題還沒有解決。
由於現代採礦設施工作條件的不斷改善，如今，CWP 已成為一種基本影響退休礦工的疾病。 如果單純的 CWP 是一種沒有症狀且對肺功能沒有明顯影響的病症，那麼進行性大塊纖維化 (PMF) 則是一種更為嚴重的病症，肺部結構發生重大改變，肺功能受損，預期壽命縮短。 許多研究旨在確定 PMF 進展的決定因素（肺部粉塵大量滯留、煤階、分枝桿菌感染或免疫刺激）。 提出了一個統一的理論（Vanhee 等人，1994 年），該理論基於持續和嚴重的肺泡炎症，伴隨著肺泡巨噬細胞的激活和活性氧、趨化因子和纖連蛋白的大量產生。 CWP 的其他並發症包括分枝桿菌感染、Caplan 綜合徵和硬皮病。 沒有證據表明煤礦工人患肺癌的風險增加。
慢性形式的矽肺是在暴露於石英含量通常低於 30% 的可吸入粉塵後發生的，以數十年而不是數年為單位。 但如果不受控制地暴露於富含石英的粉塵（例如，歷史上曾暴露於噴砂），僅幾個月後就會發現急性和加速形式。 急性和加速疾病的病例特別容易發生結核病並發症（Ziskind、Jones 和 Weil 1976）。 隨著大病灶的發展，肺結構消失，也可能發生進展，稱為 複雜性矽肺 or PMF。
一些研究檢查了與暴露有關的矽肺病的進展，並就發病前後的進展與暴露之間的關係得出了不同的結果（Hessel 等人，1988 年）。 最近，Infante-Rivard 等人。 (1991) 研究了影響代償性矽肺患者生存的預後因素。 胸片上僅有小混濁且沒有呼吸困難、咳痰或異常呼吸音的患者的生存率與參照物相似。 其他患者的生存率較差。 最後，應該提到最近對二氧化矽、矽肺和肺癌的關注。 有一些證據支持和反對二氧化矽的主張 本身 是致癌的 (Agius 1992)。 二氧化矽可能通過對致癌作用相對較弱的促進作用或通過削弱它們的清除來協同強效環境致癌物，例如煙草煙霧中的致癌物。 此外，與矽肺相關或導致矽肺的疾病過程可能會增加患肺癌的風險。
如今，塵肺病的進展和並發症可被視為醫療管理的關鍵問題。 在塵肺病僅限於其放射學表現，沒有損傷或殘疾的階段，經典肺部檢查技術的使用已經得到改進，可以及早識別疾病（Bégin 等人，1992 年）。 在不久的將來，很可能會出現一組生物標誌物來記錄疾病的早期階段。 是否應允許被診斷患有塵肺病或被證明處於早期階段的工人繼續其工作的問題一段時間以來一直困擾著職業健康決策者。 這是一個相當困難的問題，需要倫理、社會和科學方面的考慮。 如果可以獲得關於塵肺病誘發的壓倒性科學文獻，決策者可用的關於進展的信息相當稀少且有些混亂。 進行了一些嘗試來研究變量的作用，例如接觸史、粉塵滯留和發病時的醫療狀況。 所有這些變量之間的關係確實使問題複雜化。 建議對接觸礦塵的工人進行健康篩查和監測（Wagner 1996）。 相應的計劃已經——或將要——到位。 此類計劃肯定會受益於更好的關於進展的科學知識，尤其是關於暴露和保留特徵之間關係的知識。
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許多科學學科帶來的關於塵肺病發病機制的信息是壓倒性的。 現在的主要困難是將拼圖的分散元素重新組合成統一的機制途徑，從而導致塵肺病的基本病變。 如果沒有這種必要的整合，我們將只剩下一些基本病變與大量生化和細胞反應之間的對比。
迄今為止，我們對發病機制的了解僅在有限程度上影響了職業衛生實踐，儘管衛生學家強烈希望根據具有某些生物學意義的標准進行操作。 他們的實踐中納入了兩個主要概念：可吸入粉塵顆粒的大小選擇和毒性對粉塵類型的依賴性。 後者對每種類型的灰塵產生了一些限制。 定量風險評估是確定暴露限度的必要步驟，由於多種原因構成了一項複雜的工作，例如可能的暴露指數的多樣性、過去暴露的信息不足、流行病學模型在處理多個暴露指數時存在困難以及根據暴露信息估計劑量的困難。 目前的暴露限值有時包含相當大的不確定性，可能低到足以提供良好的保護。 然而，在暴露-反應關係中觀察到的勞動力之間的差異反映了我們對這種現象的不完全控制。
對塵肺病發病機制中事件級聯的新認識的影響並沒有改變傳統的工人監測方法，但極大地幫助了醫生在疾病發生時及早識別疾病（塵肺病）的能力對肺功能的影響有限。 如果要通過醫學監測來預防殘疾，確實應該識別處於疾病早期階段的受試者並使其遠離進一步的顯著暴露。