Airway clearance in the normal lung
Normální plíce se zbavují znečištění, prachu a cizích částic několika mechanismy (obr. 1) včetně :
mukociliárního eskalátoru, známého také jako mukociliární clearance (MCC)
kašle
alveolárních makrofágů
Obr. 1 Obranné mechanismy dýchacích cest
Mukociliární eskalátor
Za normálních okolností se v dýchacích cestách denně vyprodukuje přibližně 20-30 ml sekretu. Tyto sekrety, které jsou nezbytné k ochraně dýchacích cest před cizorodými částicemi, jsou odstraňovány mukociliárním eskalátorem a polykány. Pokud množství hlenu přesáhne toto množství, je k vyčištění dýchacích cest od hlenu nutný kašel.
Mukociliární eskalátor pokrývá většinu průdušek, průdušinek a nosu. Skládá se ze dvou základních částí:
Hlenotvorné pohárkové buňky:
Normální hlenový film má dvě vrstvy – solnou a gelovou (obr. 2). Povrchová gelová vrstva produkovaná pohárkovými buňkami je lepkavá hlenovitá látka, která obsahuje chemické látky, protilátky a imunitní buňky, které ničí případné bakterie a viry. To pomáhá chránit spodní buňky a lepkavá povaha napomáhá zachycení a odstranění vdechnutých cizorodých částic.
Obr. 2 Výstelka dýchacích cest
Řasinkový epitel:
Epitelium stěny průdušek je vystláno mikroskopickými, vláskovitými strukturami zvanými řasinky, které jsou obklopeny tenkou vrstvou tekutiny, tzv. solovou vrstvou. Tyto pohyblivé řasinky mají nepřetržitý, rytmický tlukoucí pohyb, který vytlačuje sekret z periferních do centrálních dýchacích cest přes průdušnici do hrdla, kde je spolknut nebo vykašlán (odtud termín „eskalátor“).
Tato vrstva je méně viskózní než gelová vrstva, což umožňuje řasinkám volně tlouci. Při tahu vpřed se špičky řasinek dotýkají gelové vrstvy, čímž ji pohánějí po proudu směrem k ústům.
Tento pohyb hlenu se v periferních dýchacích cestách pohybuje rychlostí přibližně 1 mm za minutu a zdravou plíci vyčistí za méně než 24 hodin.
Mukociliární eskalátor je hlavní bariérou proti infekci. Ve zdravé plíci mohou být tímto mechanismem účinně odstraněny mikroorganismy (přibližně 100 000 bakterií denně).
Pokud mukociliární eskalátor selže, zvyšuje se riziko, že normální a potenciálně patogenní, obyvatelé nosu, hrdla a zadní části úst (nosohltanu), sestoupí do plic. The upper airways are home to a diverse microbiota whereas the lower airways, in the healthy lung, are effectively sterile.
Factors inhibiting the mucociliary escalator include:
congenital defects of cilia such as Primary Cilial Dyskinesia (PCD)
cigarette smoke (causes paralysis of the cilia)
dust and pollution
inhalation of toxic gases such as sulphur dioxide (causes paralysis of the cilia)
chronic respiratory diseases such as bronchiectasis where there is damage to the epithelium and the cilia are destroyed
changes in the character of mucus, caused by disease or dehydration
volume of secretions so great that the system is overloaded (bronchiectasis, cystic fibrosis)
low levels of humidity (such as aircraft)
Cough
Cough, který může být iniciován buď dobrovolně, nebo reflexně, je explozivní výdech, který zajišťuje normální účinný ochranný mechanismus pro vyčištění tracheobronchiálního stromu od sekretů a cizorodých látek, škodlivých látek a infekcí z hrtanu, průdušnice a větších průdušek.
K vyvolání kašle dochází v následujícím sledu:
vdechnutí
zavře se glottis a hlasivky se stáhnou, aby uzavřely hrtan a zachytily vzduch v plicích
stáhnou se břišní a vnitřní mezižeberní svaly, což výrazně zvýší nitrohrudní tlak
hlasivky se uvolní a glottis se otevře, a uvolní vzduch rychlostí přes 160 km/h
rychlý proud vzduchu vyčistí všechny dráždivé látky přichycené na sliznici dýchacích cest
Polykaní velkého množství sekretu může způsobit nevolnost, proto se obecně doporučuje kašlat do kapesníku. This also enables the patient to monitor the colour and quantity of their sputum and to be aware of the presence of any haemoptysis.
Alveolar macrophages
The mucociliary escalator does not extend to the alveoli. Particles deposited in this region are engulfed by macrophages on the surface of the alveoli. The foreign particles engulfed by these macrophages either move up to join the mucociliary escalator or escape via the lymphatic or venous system.
Normal macrophage activity can be impaired by:
cigarette smoke
alcohol
oxidant gases
alveolar hypoxia
radiation
corticosteroids