珪肺
石英はアルファ型とベータ型に分かれる。自然界では大部分がアルファ型石英で、アルファ型石英は大量の結晶質シリカを含む。石英は長石に次いで地球上で2番目に多くみられる鉱物である。
微晶質シリカは微細な石英結晶に非晶質シリカが結合したものである。燧石やチャートがこれにあたる。
非晶質シリカ(アモルファスシリカ)は、珪藻の殻よりなる珪藻土と、加熱された結晶シリカが急速冷却されてできたガラス質シリカが成分である。アモルファスシリカは結晶シリカほど毒性は強くないが、生物不活性ではなく、また珪藻土は熱すると鱗珪石やクリストバライトに転換する。
シリカ粉はSiO2を細かく砕いて不純物を取り除いたものである。シリカ粉は光沢剤、緩衝剤、体質顔料、研磨剤、化粧品の充填剤に用いられている。シリカ粉は急性珪肺を含めあらゆるタイプの珪肺の原因物質になると考えられている。
珪肺は、アルファ型石英、クリストバライト、鱗珪石の結晶質シリカを含む微細な(直径10マイクロメートル未満)吸入性粉塵の肺への吸入・沈着によって起こる。
シリカの粉塵微粒子を吸い込むと、粉塵微粒子は肺の中で酸素と二酸化炭素の交換が行われる肺胞や気管深くに沈着することがあり、その場合肺は痰や咳のかたちで粉塵を排出することができない。
シリカ粉塵の微粒子が肺に沈着すると、粉塵粒子を貪食するマクロファージが腫瘍壊死因子、インターロイキン-1、ロイコトリエンB4などのサイトカインを放出することで炎症反応を引き起こす。マクロファージはまた線維芽細胞を刺激して増殖させ、シリカ粒子のまわりにコラーゲン層を形成し、その結果線維症が生じ、また結節性病変が形成される。結晶シリカの炎症作用はNalp3インフラマソームが仲介しているとみられる。
さらにケイ素粉塵表面からケイ素化合物のラジカルが生成され、そこからヒドロキシ基、酸素ラジカル、過酸化水素が生産される。これらは周辺細胞を損傷する。
結節性珪肺に特徴的な肺の組織病理としては、中心部がコラーゲン繊維によりタマネギの皮様に球状の層を成した繊維性結節、中央部の硝子化、細胞周辺帯における偏光下で弱い複屈折を示す粒子の存在などが挙げられる。珪肺結節は結晶シリカに曝露した組織特有の反応である。急性珪肺では、顕微鏡検査によりPAS染色陽性の肺胞内浸出液と肺胞壁の細胞浸潤が認められる。