Мукоцилиарный клиренс - Mucociliary clearance

Мукоцилиарный клиренс
Бронхиолярный эпителий 1 - SEM.jpg
Ресничный эпителий в бронхе с короткими микроворсинками на не реснитчатых клетках
Подробности
Система Дыхательная система
Идентификаторы
MeSH D009079
Анатомическая терминология

Мукоцилиарный клиренс ( MCC ), мукоцилиарный транспорт или мукоцилиарный эскалатор описывает механизм самоочищения дыхательных путей в респираторной системе . Это один из двух защитных процессов для легких при удалении вдыхаемых частиц, включая патогены, до того, как они достигнут нежной ткани легких. Другой механизм очищения обеспечивается кашлевым рефлексом . Мукоцилиарный клиренс играет важную роль в гигиене легких .

Эффективность МКК зависит от правильных свойств образующейся жидкости на поверхности дыхательных путей , как перицилиарного слоя золя, так и вышележащего слоя слизистого геля , а также количества и качества ресничек, присутствующих в слизистой оболочке дыхательных путей . Важным фактором является скорость секреции муцина . Эти ионные каналы CFTR и EN работают вместе , чтобы поддерживать необходимые гидратации жидкости поверхности дыхательных путей.

Любое нарушение строго регулируемого функционирования ресничек может вызвать заболевание. Нарушения структурного образования ресничек могут вызвать ряд цилиопатий , в частности первичную дискинезию ресничек . Воздействие сигаретного дыма может вызвать укорочение ресничек.

Функция

В верхней части дыхательных путей носовые волосы в ноздрях улавливают крупные частицы, и для их изгнания может также срабатывать рефлекс чихания . Слизистая оболочка носа также улавливает частицы , препятствующие их записи дальше в кишечном тракте. В остальных отделах дыхательных путей частицы разного размера откладываются в разных частях дыхательных путей. Более крупные частицы задерживаются в более крупных бронхах . По мере сужения дыхательных путей могут проходить только более мелкие частицы. Разветвления дыхательных путей вызывают турбулентность воздушного потока на всех их стыках, где частицы могут оседать и никогда не достигают альвеол . Только очень мелкие патогены могут проникать в альвеолы. Мукоцилиарный клиренс предназначен для удаления этих частиц, а также для улавливания и удаления патогенов из дыхательных путей, чтобы защитить нежную паренхиму легких, а также обеспечить защиту и увлажнение дыхательных путей.

Мукоцилиарный клиренс также участвует в элиминации легких , которая при выдохе удаляет вещества, выделяемые из легочных капилляров в альвеолярное пространство.

Сканирующая электронная микрофотография ресничек, выступающих из респираторного эпителия в трахее, участвующей в мукоцилиарном клиренсе.

Составные части

В дыхательных путях , из трахеи к терминальным бронхиолам , подкладка из дыхательного эпителия , который ресничный . Эти реснички являются волосоподобная, микротрубочек на основе структур на просветную поверхности эпителия . На каждой эпителиальной клетке около 200 ресничек, которые постоянно бьются со скоростью от 10 до 20 раз в секунду.

Эти реснички окружены periciliary жидкого слоя (PCL), в золь слой , который перекрывается с гелем слоем слизи . Эти два компонента составляют жидкость эпителиальной выстилки (ELF), также известную как жидкость поверхности дыхательных путей (ASL), состав которой строго регулируется. Ионные каналы CFTR , и EN работают вместе , чтобы поддерживать необходимые гидратации жидкости поверхности дыхательных путей. Важным фактором является скорость секреции муцина . Слизь помогает поддерживать влажность эпителия и улавливает твердые частицы и патогены, движущиеся по дыхательным путям, а ее состав определяет, насколько хорошо работает мукоцилиарный клиренс.

Механизм

Внутри тонкого перицилиарного жидкого слоя реснички скоординированно бьются в глотку, где переносимая слизь либо проглатывается, либо кашляет. Это движение к глотке происходит либо вверх от нижних дыхательных путей, либо вниз от носовых структур, очищая слизь, которая постоянно вырабатывается.

Каждая ресничка имеет длину около 7 мкм и закреплена у своего основания. Его ритм состоит из двух частей: рабочий ход, или рабочий ход, и ход восстановления. Движение ресничек происходит в перицилиарной жидкости, глубина которой немного меньше высоты расширенной реснички. Это позволяет ресничкам проникать в слизистый слой во время его полного вытягивания в эффекторном ударе и направленно продвигать слизь от поверхности клетки. В ходе восстановления ресничка изгибается от одного конца к другому, возвращая ее в исходную точку для следующего рабочего удара. Возвращающиеся реснички изгибаются, чтобы полностью погрузиться в PCL, что снижает обратное движение слизи.

Движение ресничек метахрональной волной.

Скоординированное движение ресничек по всем клеткам осуществляется непонятным образом. Это вызывает волнообразные движения, которые в трахее движутся со скоростью от 6 до 20 мм в минуту. Возникающая волна представляет собой метахрональную волну, которая перемещает слизь. Для изучения механизмов биения ресничек было разработано множество математических моделей . К ним относятся модели для понимания генерации и ритма метахрональной волны, а также генерации силы в эффективном ударе реснички.

Клиническое значение

Накопление слизи в дыхательных путях в результате нарушения мукоцилиарного клиренса, которое может включать гиперсекрецию слизи.

Эффективный мукоцилиарный клиренс зависит от ряда факторов, включая количество ресничек и их структуру, в частности их высоту, а также качество выделяемой слизи, которую необходимо поддерживать при правильной влажности , температуре и кислотности .

Реснички должны иметь возможность свободно перемещаться в слое перицилиарной жидкости, и когда это нарушается из-за повреждения ресничек или дисбаланса влажности или pH PCL, слизь не может должным образом выводиться из дыхательных путей. Муковисцидоз является следствием дисбаланса ПКЛ. Накопленная слизь, помимо того, что вызывает обструкцию воздушного потока различной степени, является питательной средой для бактерий, вызывающих многие респираторные инфекции, которые могут серьезно усугубить существующие заболевания легких. Обструктивные заболевания легких часто возникают в результате нарушения мукоцилиарного клиренса, которое может быть связано с гиперсекрецией слизи, и их иногда называют мукообструктивными заболеваниями легких . Исследования показали, что обезвоживания жидкости на поверхности дыхательных путей достаточно, чтобы вызвать обструкцию слизью, даже если нет признаков гиперсекреции слизи.

Влажность

Высокая влажность улучшает мукоцилиарный клиренс. Одно исследование на собаках показало, что перенос слизи был ниже при абсолютной влажности 9 г воды / м 3, чем при 30 г воды / м 3 . Два метода поддержки этого, особенно при механической вентиляции , предоставляются с помощью активных и пассивных увлажнителей вдыхаемого газа .

Смотрите также

Рекомендации