Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Мукоцилиарный клиренс
Бронхиолярный эпителий 1 - SEM.jpg
Ресничный эпителий в бронхе с короткими микроворсинками на не реснитчатых клетках
Подробности
СистемаДыхательная система
Идентификаторы
MeSHD009079
Анатомическая терминология

Мукоцилиарный клиренс ( MCC ), мукоцилиарный транспорт или мукоцилиарный эскалатор описывает механизм самоочищения дыхательных путей в респираторной системе . [1] 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 . [2] Мукоцилиарный клиренс играет важную роль в гигиене легких .

Эффективность МКЦ 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 . [3] Важным фактором является скорость секреции муцина . Эти ионные каналы CFTR и EN работают вместе , чтобы поддерживать необходимые гидратации жидкости поверхности дыхательных путей. [4]

Любое нарушение строго регулируемого функционирования ресничек может вызвать заболевание. Нарушения структурного образования ресничек могут вызывать ряд цилиопатий , особенно первичную дискинезию ресничек . [5] Воздействие сигаретного дыма может вызвать укорочение ресничек. [6]

Функция [ править ]

В верхней части дыхательных путей носовые волосы в ноздрях улавливают крупные частицы, и для их изгнания также может 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 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 хрупкую паренхиму легких, а также обеспечить защиту и увлажнение дыхательных путей. [2]

Мукоцилиарный клиренс также участвует в элиминации легких , которая с выдохом удаляет вещества, выделяемые из легочных капилляров в альвеолярное пространство. [7]

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

Компоненты [ править ]

В дыхательных путях , из трахеи к терминальным бронхиолам , подкладка из дыхательного эпителия , который ресничный . [8] В ресничках являются похожими на волосы, микротрубочковые на основе структур на люминальную поверхности эпителия . На каждой эпителиальной клетке имеется 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 . [9] 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. [10] Важным фактором является скорость секреции муцина . Слизь помогает поддерживать влажность эпителия и удерживаеттвердые частицы и патогены, перемещающиеся по дыхательным путям, и их состав определяет, насколько хорошо работает мукоцилиарный клиренс. [11] [12]

Механизм [ править ]

Дополнительная информация: Intraflagellar транспорт

Внутри тонкого перицилиарного слоя жидкости реснички скоординированно бьются в глотку, где транспортируемая 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. [8]

Каждая ресничка имеет длину около 7 мкм [13] и фиксируется у своего основания. Его ритм состоит из двух частей: рабочий ход, или рабочий ход, и ход восстановления. [14] [15] Движение ресничек происходит в перицилиарной жидкости, которая немного короче по глубине, чем высота расширенной реснички. Это позволяет ресничкам проникать в слизистый слой во время его полного вытягивания в эффекторном ударе и направленно продвигать слизь от поверхности клетки. [14] [15] В восстановительном такте ресничка изгибается от одного конца к другому, возвращая ее в исходную точку для следующего рабочего такта. [15]Возвращающиеся реснички изгибаются, чтобы полностью погрузиться в PCL, что снижает обратное движение слизи. [14]

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. [2] Произведенная волна представляет собой метахрональную волну, которая перемещает слизь. [5] Многие математические модели были разработаны с целью изучения механизмов биения ресничек. К ним относятся модели для понимания генерации и ритма метахрональной волны, а также генерации силы в эффективном ударе реснички. [14]

Клиническое значение [ править ]

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, особенно 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 - следствие дисбаланса ПКЛ. [9] Накопленная слизь, помимо того, что вызывает разную степень обструкции дыхательных путей, создает питательную среду 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 называютмукообструктивные заболевания легких . [12] Исследования показали, что обезвоживания жидкости на поверхности дыхательных путей достаточно, чтобы вызвать обструкцию слизью, даже если нет доказательств гиперсекреции слизи. [16]

Влажность [ править ]

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 . [17] Два метода поддержки этого, особенно при механической вентиляции , обеспечиваются активными и пассивными увлажнителями дыхательных газов .

См. Также [ править ]

  • Очистка дыхательных путей

Ссылки [ править ]

  1. ^ Antunes, МБ; Коэн, Северная Каролина (февраль 2007 г.). «Мукоцилиарный клиренс - важнейший механизм защиты хозяина верхних дыхательных путей и методы оценки». Современное мнение в области аллергии и клинической иммунологии . 7 (1): 5–10. DOI : 10,1097 / aci.0b013e3280114eef . PMID  17218804 . S2CID  9551913 .
  2. ^ a b c Вайнбергер, Стивен (2019). Принципы легочной медицины . С. 286–287. ISBN 9780323523714.
  3. ^ Widdicombe, J (октябрь 2002). «Регулирование глубины и состава жидкости на поверхности дыхательных путей» . Журнал анатомии . 201 (4): 313–318. DOI : 10.1046 / j.1469-7580.2002.00098.x . PMC 1570918 . PMID 12430955 .  
  4. Перейти ↑ Ghosh, A (октябрь 2015 г.). «Гидратация дыхательных путей и ХОБЛ» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 72 (19): 3637–52. DOI : 10.1007 / s00018-015-1946-7 . PMC 4567929 . PMID 26068443 .  
  5. ^ а б Хорани, А; Ферколь, Т (сентябрь 2018). «Достижения в генетике первичной цилиарной дискинезии: клиническое значение» . Сундук . 154 (3): 645–652. DOI : 10.1016 / j.chest.2018.05.007 . PMC 6130327 . PMID 29800551 .  
  6. Перейти ↑ De Rose, V (апрель 2018). «Дисфункция эпителия дыхательных путей при кистозном фиброзе и ХОБЛ» . Медиаторы воспаления . 8 : 1309746. DOI : 10,1155 / 2018/1309746 . PMC 5911336 . PMID 29849481 .  
  7. ^ «Легочная элиминация» . mesh.nlm.nih.gov . Проверено 26 сентября 2019 года .
  8. ^ а б Холл, Джон (2011). Медицинская физиология Гайтона и Холла . Сондерс. п. 473. ISBN 9781416045748.
  9. ^ a b Дерикс, Нико (июль 2011 г.). «Гипервязкие перицилиарные и слизистые жидкие слои дыхательных путей при муковисцидозе, измеренные с помощью конфокального флуоресцентного фотообесцвечивания» . Журнал FASEB . 25 (7): 2325–2332. DOI : 10.1096 / fj.10-179549 . PMC 3114535 . PMID 21427214 .  
  10. Перейти ↑ Ghosh, A (октябрь 2015 г.). «Гидратация дыхательных путей и ХОБЛ» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 72 (19): 3637–52. DOI : 10.1007 / s00018-015-1946-7 . PMC 4567929 . PMID 26068443 .  
  11. ^ Станке, Ф. (2015). «Вклад эпителиальной клетки дыхательных путей в защиту хозяина» . Медиаторы воспаления . 2015 : 463016. дои : 10,1155 / 2015/463016 . PMC 4491388 . PMID 26185361 .  
  12. ^ a b Льюис, Брэндон; Патиал, Соника (июль 2019). "Иммунопатология болезни дегидратации поверхности дыхательных путей" . Журнал иммунологических исследований . 2019 : 2180409. дои : 10,1155 / 2019/2180409 . PMC 6664684 . PMID 31396541 .  
  13. ^ Фахи, Джон; Дики, Бертон (декабрь 2010 г.). «Функция и дисфункция слизи в дыхательных путях» . Медицинский журнал Новой Англии . 363 (23): 2233–2247. DOI : 10.1056 / NEJMra0910061 . PMC 4048736 . PMID 21121836 .  
  14. ^ а б в г Xu, L; Цзян, Y (июль 2019 г.). «Математическое моделирование мукоцилиарного зазора: мини-обзор» . Ячейки . 8 (7): 736. DOI : 10,3390 / cells8070736 . PMC 6678682 . PMID 31323757 .  
  15. ^ a b c Бенджамин Левин (2007). Ячейки . Джонс и Бартлетт Обучение. п. 357. ISBN. 978-0-7637-3905-8. Проверено 28 августа 2019 .
  16. Перейти ↑ Mall, M (апрель 2016 г.). «Удаление слизи при кистозном фиброзе и хронической обструктивной болезни легких» . Анналы Американского торакального общества . 13 : S177-85. DOI : 10,1513 / AnnalsATS.201509-641KV (неактивный 2021-01-10). PMID 27115954 . CS1 maint: DOI неактивен с января 2021 г. ( ссылка )
  17. ^ Питерс, А; Ханеком, SD (2018). «Критерии для увеличения транспорта слизи: систематический обзорный обзор» . Междисциплинарная респираторная медицина . 13 : 22. DOI : 10,1186 / s40248-018-0127-6 . PMC 6034335 . PMID 29988934 .