Oczyszczanie dróg oddechowych w prawidłowym płucu
Prawidłowe płuco jest oczyszczane z zanieczyszczeń, kurzu i obcych cząstek przez kilka mechanizmów (ryc. 1), w tym :
mucociliary escalator, znany również jako mucociliary clearance (MCC)
kaszel
makrofagi pęcherzykowe
Fig. 1 Mechanizmy obronne dróg oddechowych
Schody śluzówkowe
W normalnych warunkach codziennie w drogach oddechowych produkowanych jest około 20-30 ml wydzieliny. Wydzieliny te, które są niezbędne do ochrony dróg oddechowych przed cząstkami obcymi, są oczyszczane przez ruchome schody śluzowo-rzęskowe i połykane. Jeśli ilość śluzu przekracza tę ilość, konieczny jest kaszel, aby oczyścić drogi oddechowe ze śluzu.
Śluzowo-rzęskowe ruchome schody obejmują większość oskrzeli, oskrzelików i nosa. Składa się z dwóch podstawowych części:
Komórki gobletowe produkujące śluz:
Prawidłowy film śluzowy ma dwie warstwy – warstwę zolu i warstwę żelu (ryc. 2). Powierzchniowa warstwa żelowa, wytwarzana przez komórki zwojowe, jest lepką substancją śluzową, która zawiera substancje chemiczne, przeciwciała i komórki odpornościowe niszczące wszelkie bakterie i wirusy. Pomaga to chronić podstawowe komórki, a lepka natura pomaga w zatrzymywaniu i usuwaniu wdychanych obcych cząstek.
Rys. 2 Wyścielenie dróg oddechowych
Nabłonek rzęskowy:
Nabłonek ściany oskrzeli jest wyścielony mikroskopijnymi, włoskowatymi strukturami zwanymi rzęskami, które są otoczone cienką warstwą płynu, zwaną warstwą zolową. Te ruchliwe rzęski mają ciągły, rytmiczny ruch bicia, który popycha wydzieliny z obwodowych do centralnych dróg oddechowych przez tchawicę do gardła, gdzie są połykane lub odkrztuszane (stąd termin „schody ruchome”).
Warstwa ta jest mniej lepka niż warstwa żelu, co pozwala rzęskom na swobodne bicie. Podczas ruchu do przodu końcówki rzęsek stykają się z warstwą żelu, przesuwając ją w dół rzeki, w kierunku jamy ustnej.
Ten ruch śluzu w obwodowych drogach oddechowych odbywa się z prędkością około 1 mm na minutę, oczyszczając zdrowe płuca w czasie krótszym niż 24 godziny.
Śluzowo-rzęskowe schody ruchome stanowią główną barierę przed infekcjami. W zdrowych płucach mikroorganizmy (około 100 000 bakterii dziennie) mogą być skutecznie usuwane przez ten mechanizm.
Jeśli ruchome schody śluzówkowe zawiodą, zwiększa się ryzyko, że normalni i potencjalnie patogenni mieszkańcy nosa, gardła i tylnej części jamy ustnej (nosogardzieli) zejdą do płuc. 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, który może być zainicjowany dobrowolnie lub odruchowo, jest eksplozywnym wydechem, który zapewnia normalny skuteczny mechanizm ochronny do oczyszczania drzewa tchawiczo-oskrzelowego z wydzielin i obcych materiałów, szkodliwych substancji i infekcji z krtani, tchawicy i większych oskrzeli.
W celu wytworzenia kaszlu zachodzi następująca sekwencja:
wdech
zamyka się głośnia i kurczą się struny głosowe, aby zamknąć krtań i uwięzić powietrze w płucach
kurczą się mięśnie brzucha i wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe, co znacznie podnosi ciśnienie wewnątrz klatki piersiowej
rozluźniają się struny głosowe i otwiera się głośnia, wypuszczając powietrze z prędkością ponad 160 km/h
Gwałtowny przepływ powietrza usuwa wszelkie substancje drażniące, które są przyczepione do wyściółki dróg oddechowych
Przełykanie dużych ilości wydzieliny może powodować mdłości, dlatego zazwyczaj zaleca się kaszel w chusteczkę. 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