Die häufigste Ursache für eine COPD ist das Rauchen (über 90 % aller COPD-Patienten sind Raucher oder haben geraucht). Auch jahrelanges Passivrauchen trägt zu einem erhöhten Erkrankungsrisiko bei. Weitere Ursachen sind Luftverunreinigungen (vor allem Feinstaubbelastung in städtischen Gebieten mit hohem Industrieanteil), berufliche Gas- oder Staubbelastung und ein angeborener Mangel des Enzyms α1-Antitrypsin.
In der Lunge befinden sich Zellen, die mit kleinen Flimmerhärchen besetzt sind. Diese sind dafür verantwortlich, kleine Staubteilchen, die mit dem Luftstrom in die Atemwege gelangen, wieder aus der Lunge heraus zu transportieren. Unterstützt werden sie bei dieser Aufgabe in den großen Atemwegen durch Schleimdrüsen und in den kleineren Atemwegen durch Becherzellen, deren Sekret einen Film bildet, in dem die Staubpartikel eingefangen werden. Für größere Fremdstoffe und Krankheitserreger gibt es in den Lungenbläschen, den so genannten Alveolen, Abwehrzellen (Makrophagen), die darauf spezialisiert sind, körperfremdes Material in sich aufzunehmen und so zu neutralisieren.
Die Inhalation von Tabakrauch stört dieses Gleichgewicht auf vielfältige Weise. Die Bewegung der Flimmerhärchen wird gehemmt, während zugleich etwa 150 Milliarden Staubteilchen pro Zigarette in die Lunge gelangen. Die Atemwege werden gereizt, die Makrophagen in ihrer Aktivität eingeschränkt und die Schleimdrüsen und Becherzellen vermehren sich und sondern verstärkt Schleim ab, der zugleich zäher ist, als normal.
Die dadurch entstehende Entzündung führt dazu, dass Abwehrzellen aus dem Blut in die Lunge einwandern. Sie nehmen die Staubteilchen in sich auf und gehen dann zugrunde. Diese Anhäufung von Abwehrzellbestandteilen, die große Menge an Staubpartikeln und der vermehrte Schleim führen zu einer Verlegung der kleinsten Atemwege und zu einer Verengung der großen Bronchien, die in einer zunehmenden Atemeinschränkung münden. Besteht die Belastung mit der auslösenden Substanz weiter, so kommt es im Laufe der Zeit zu einem Umbau der geschädigten Zellen, bei dem sie ihre Flimmerhärchen verlieren. Der Abtransport von Schadstoffen, Sekret und abgestorbenen Entzündungszellen wird weiter erschwert.
Bei der COPD kommt noch ein weiterer wichtiger Mechanismus hinzu: der Umbau des Lungengewebes. Wenn die eingewanderten Abwehrzellen zugrunde gehen, setzen sie vielfältige Enzyme frei. Eines dieser Enzyme, die Elastase, greift das Bindegewebe an, das für die Elastizität der Lunge verantwortlich ist. Die Trennwände zwischen den Alveolen, in denen Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid ausgetauscht werden, verschwinden und der Gasaustausch nimmt ab. Auch das Bindegewebe, das normalerweise beim Ausatmen die kleinsten Atemwege offen hält, wird vermindert, so dass sie zusammengedrückt werden. Die Luft bleibt beim Ausatmen in den Alveolen gefangen und kann nicht ab geatmet werden. Beim Einatmen weiten sich die Atemwege durch den Unterdruck im Brustkorb wieder, so dass immer mehr Luft in die Alveolen gerät, die nicht ausgeatmet werden kann. Im Laufe der Zeit erweitern sich die Alveolen und bilden luftgefüllte Hohlräume, in denen am Ende kein Gasaustausch mehr möglich ist.
Beim α1-Antitrypsin-Mangel, der in seiner vollen Ausprägung nur sehr selten vorkommt, kann es auch ohne Feinstaubbelastung zu einer solchen Veränderung des Lungengewebes kommen. Das α1-Antitrypsin ist ein Enzym, das beim Gesunden aus dem Blut in die Lunge übertritt, um dort die normal von den Abwehrzellen ausgeschüttete Elastase abzubauen. Bildet der Körper kein α1-Antitrypsin, kann die Elastase das Bindegewebe der Lunge angreifen und zum oben beschriebenem Umbau führen.
