Luftvägsrensning i den normala lungan
Den normala lungan rensas från föroreningar, damm och främmande partiklar genom flera olika mekanismer (fig. 1) inklusive :
den mukociliära trappan, även känd som mucociliär clearance (MCC)
hosta
alveolära makrofager
Fig. 1 Luftvägarnas försvarsmekanismer
Mucociliary Escalator
Under normala omständigheter produceras cirka 20-30 ml sekret av luftvägarna varje dag. Dessa sekret, som är nödvändiga för att skydda luftvägarna från främmande partiklar, rensas ut av den mukocciliära eskaleraren och sväljs. Om mängden slem överstiger denna mängd är det nödvändigt att hosta för att rensa luftvägarna från slem.
Den mukociliära rulltrappan täcker större delen av bronkerna, bronkiolerna och näsan. Den består av två grundläggande delar:
Slemproducerande gobletceller:
Den normala slemfilmen har två lager – solskiktet och gelskiktet (fig. 2). Det ytliga gelskiktet, som produceras av gobletcellerna, är en klibbig slemmig substans som innehåller kemikalier, antikroppar och immunceller för att förstöra eventuella bakterier och virus. Detta bidrar till att skydda de underliggande cellerna och den klibbiga karaktären hjälper till att fånga upp och avlägsna inandade främmande partiklar.
Fig. 2 Luftvägsslemhinnan
Cilierat epitel:
Bronkialväggens epitel är klätt med mikroskopiska, hårliknande strukturer, så kallade cilier, som är omgärdade av en tunn vätskeskikt, det så kallade sollagret. Dessa rörliga cilier har en kontinuerlig, rytmisk slagrörelse som driver sekret från de perifera till de centrala luftvägarna via luftstrupen till svalget där de sväljs eller expektoreras (därav uttrycket ”eskalerar”).
Detta lager är mindre visköst än gelskiktet, vilket gör att cilierna kan slå fritt. Under det framåtriktade slaget kommer ciliernas spetsar i kontakt med gelskiktet, vilket driver det nedströms, mot munnen.
Denna rörelse av slem rör sig med cirka 1 mm per minut i perifera luftvägar, vilket rensar den friska lungan på mindre än 24 timmar.
Den mukociliära rulltrappan är en viktig barriär mot infektioner. I en frisk lunga kan mikroorganismer (cirka 100 000 bakterier per dag) effektivt rensas bort genom denna mekanism.
Om den mucociliära rulltrappan misslyckas ökar risken för att de normala och potentiellt sjukdomsframkallande invånarna i näsan, halsen och bakre delen av munnen (nasofarynx) kommer ner i lungan. 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, som kan initieras antingen frivilligt eller reflexmässigt, är en explosiv utandning som utgör en normal effektiv skyddsmekanism för att rensa trakeobronkialträdet från sekret och främmande material, skadliga ämnen och infektioner från struphuvudet, luftstrupen och de större bronkerna.
För att producera en hosta sker följande sekvens:
Inspiration
Glotten stängs och stämbanden drar ihop sig för att stänga struphuvudet och fånga in luft i lungorna
Bagmuskulaturen och de inre intercostala musklerna drar ihop sig vilket höjer det intrabroraxala trycket avsevärt
Stämbanden slappnar av och glotten öppnas, och släpper ut luft med över 160 km/h
Det snabba luftflödet rensar ut eventuella irriterande ämnen som sitter fast på luftvägarna
Sväljning av stora mängder sekret kan orsaka illamående, så det rekommenderas i allmänhet att hosta i en näsduk. 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