La clearance delle vie aeree nel polmone normale
Il polmone normale viene ripulito da inquinamento, polvere e particelle estranee da diversi meccanismi (Fig. 1) tra cui :
la scala mobile mucociliare, conosciuta anche come clearance mucociliare (MCC)
tosse
macrofagi alveolari
Fig. 1 Meccanismi di difesa delle vie aeree
Scala mucociliare
In circostanze normali, circa 20-30ml di secrezioni sono prodotte dalle vie aeree ogni giorno. Queste secrezioni, necessarie per proteggere le vie aeree da particelle estranee, vengono eliminate dalla scala mobile muco-ciliare e deglutite. Se la quantità di muco supera questa quantità, è necessaria la tosse per liberare le vie aeree dal muco.
La scala muco-ciliare copre la maggior parte dei bronchi, dei bronchioli e del naso. Si compone di due parti fondamentali:
Cellule goblet che producono muco:
Il normale film mucoso ha due strati – lo strato solido e lo strato gel (Fig. 2). Lo strato gel superficiale, prodotto dalle cellule del calice, è una sostanza mucoide appiccicosa che contiene sostanze chimiche, anticorpi e cellule immunitarie per distruggere eventuali batteri e virus. Questo aiuta a proteggere le cellule sottostanti e la natura appiccicosa aiuta ad intrappolare e rimuovere le particelle estranee inalate.
Fig. 2 Rivestimento delle vie aeree
Epitelio cigliato:
L’epitelio della parete bronchiale è rivestito da strutture microscopiche, simili a capelli, chiamate ciglia, circondate da un sottile film di liquido, chiamato strato sol. Queste ciglia mobili hanno un movimento continuo e ritmico che spinge le secrezioni dalle vie aeree periferiche a quelle centrali attraverso la trachea fino alla gola dove vengono inghiottite o espettorate (da qui il termine “scala mobile”).
Questo strato è meno viscoso dello strato di gel, permettendo alle ciglia di battere liberamente. Durante la corsa in avanti, le punte delle cilia entrano in contatto con lo strato di gel, spingendolo così a valle, verso la bocca.
Questo movimento di muco si muove a circa 1 mm al minuto nelle vie aeree periferiche, ripulendo il polmone sano in meno di 24 ore.
La scala mobile mucociliare è una barriera importante contro le infezioni. Nel polmone sano, i microrganismi (circa 100.000 batteri al giorno) possono essere efficacemente eliminati da questo meccanismo.
Se la scala mobile mucociliare fallisce, aumenta il rischio che i normali e potenzialmente patogeni, abitanti del naso, della gola e del retro della bocca (rinofaringe), scendano nel polmone. 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, che può essere iniziata volontariamente o di riflesso, è un’espirazione esplosiva che fornisce un normale meccanismo di protezione efficace per liberare l’albero tracheobronchiale da secrezioni e materiale estraneo, sostanze nocive e infezioni dalla laringe, dalla trachea e dai bronchi più grandi.
Per produrre una tosse, si verifica la seguente sequenza:
ispirazione
la glottide si chiude e le corde vocali si contraggono per chiudere la laringe e intrappolare l’aria nei polmoni
la contrazione dei muscoli addominali e intercostali interni che aumenta significativamente la pressione intratoracica
le corde vocali si rilassano e la glottide si apre, rilasciando aria a più di 160 km/h
il rapido flusso d’aria elimina qualsiasi irritante attaccato alle pareti respiratorie
Il deglutire grandi quantità di secrezioni può causare nausea, quindi si raccomanda generalmente di tossire in un fazzoletto. 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