Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта тонким слоем слизи. Слизь имеет в своем составе растворенные в воде ионы Na+, Cl–, K+, Ca2+, муцины, сульфатированные протеогликаны, сурфактант, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Разные компоненты слизи синтезируются в разных отделах дыхательных путей и даже в респираторном отделе легких (вода, ионы, сурфактант), источником муцинов являются подслизистые железы.
1. Клиренс ингалируемых частиц
На клиренс ингалируемых частиц влияют: 1) реология слизи; 2) адгезивность слизи; и 3) биение рестичек реснитчатого эпителия.
1. Реология слизи
Реологические свойства (текучесть) слизи определяются соотношением между сульфатированных протеогликанов и концентрацией ионов Ca2+. Увеличение [Ca2+] в слизи нарушает текучесть слизи. Синтез сульфатируемых протеогликанов регулируется витамином A, поэтому дефицит этого витамина приводит к нарушению клиренса слизи, размножению бактерий и воспалению.
2. Адгезивность слизи
Адгезивность слизи прямо пропорциональна содержанию Cl– и сурфактанта.
Поверхностный эпителий тонко регулирует реологические и адгезивные свойство слизи благодаря избирательной реабсорбции ионов, секрецией сурфактанта и паракринной регуляции подслизистых желез.
3. Биение ресничек
Слизь постоянно перемешивается благодаря биению ресничек реснитчатого эпителия.
Дыхательные пути следует рассматривать как реабсорбирующий участок (с максимумом реабсорбции в носоглотке), а респираторный отдел легких—как секретирующий. Поэтому направленный ток жидкости из нижних отделов в верхние обусловлен исключительно распределением секретирующих и реабсорбирующих элементов.
2. Подслизистые железы (3)
Подслизистые железы обнаруживаются в дыхательных путях содержащих хрящ. Они содержат клетки 4 типов: сероциты, мукоциты, поверхностные эпителиоциты и камбиальные клетки.
1. Серозные клетки
Фундальная часть железы представлена серозными клетками секретирующими ионы Cl– и Na+, воду, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Фаза секреция начинается с открытия Cl–-канала дефектного при муковисцидозе (CFTR). Поступающий в просвет железы ионы Cl– обеспечивают трансэпителиальную разность потенциалов для парацеллюлярного транспорта ионов Na+. Вода поступает в просвет железы трансцеллюлярно.
Серозные клетки синтезируют и секретируют сульфатированные протеогликаны. Степень сульфатирования регулирется витамином A и CFTR.
Серозные клетки секретируют фермент лизоцим, расщепляющий клеточную стенку бактерий, и гликопротеин лактоферрин, связывающий ионы железа. Ионы железа появляются в слизи при разрушении эпителиоцитов и бактерий, а поскольку свободное железо цитотоксично, то лактоферрин необходим для его нейтрализации.
2. Мукоциты
Мукоциты синтезируют муциты конденсированные с ионами Ca2+. Секреция муцинов регулируется CFTR.
Таким образом, Cl--канал CFTR сочетает в себе свойства анионного канала и внутриклеточного регулятора. CFTR активируется в ответ на внутриклеточный синтез цАМФ и повышение [Ca2+]i.
3. Поверхностные эпителиоциты
Фенотипически сходны с альвеоцитами II типа. Поверхностные эпителиоциты экспрессируют ENaC, 3Na+/2K+-АТФазу и ферменты синтеза сурфактанта. Поверхностный эпителий регулирует ионный состав слизи, паракринно регулирует секрецию подслизистыми железами и выполняет иммуномодулирующую функцию.
4. Неспецифические элементы противовирусной защиты (4)
Помимо бактерий, против которых направлены выше перечисленные факторы защиты, дыхательная система вообще и эпителий дыхательных путей в частности из-за своего стратегического положения постоянно контактирует с вирусами. Поэтому эволюцией выработались универсальные механизмы противовирусной защиты, к которым относятся система цитокинов RANTES и интерферона-g.
1. RANTES
RANTES (дословный перевод с англ.—цитокин синтезируемый номальными T-лимфоцитами) секретируется многими эпителиоцитами (в том числе и поверхностным эпителием бронхов) при инфицировании вирусом. В норме эпителиоцит постоянно синтезирует РНКаза-чувствительную мРНК RANTES, поэтому синтеза белка RANTES не происходит. При инфицировании эпителиоцита вирусные белки блокируют РНКазы и мРНК RANTES транслируется в секретируемый белок RANTES, привлекающий Т-лимфоциты. Таким образом, регулируемый на посттранскрипционном уровне белок RANTES сообщает иммунной системе о внедрении вируса еще до начала его репликации. Синтез и секрецию RANTES блокируют глюкокортикоиды.
2. Интерферон- (IFNg)
Гликопротеин IFNg секретируется многими иммуноцитами, а также эпителием бронхов, инфицированным вирусом. Синтез IFNg регулируется на уровне транскрипции, а его секреция начинается одновременно с началом репликации вируса. IFNg индуцирует синтез и экспрессию на клеточной мембране соседних неинфицированных эпителиоцитов молекул клеточной адгезии (ICAM-1), синтез iNOS, а также множества интерлейкинов (IL-1, IL-10 и др.) и белков теплового шока. Эта реакция обеспечивает защиту неифицированных эпителиоцитов и привлечение Т-лимфоцитов.
Некоторые штаммы парамиксовирусов для обхождения системы IFNg синтезируют белки сходные с IFNg. Такой вирусный белок (при соответствующей генетической предрасположенности у человека) чрезмерно активирует сигнальный каскад IFNg, вызывая дисадаптацию эпителиоцитов и неправильную дифференцировку стволовых эпителиальных клеток с формированием провоспалительного фенотипа, при котором доля реабсорбирующих/иммуномодулирующих поверхностных эпителиоцитов снижается, а доля секретирующих/провоспалительных слизистных и серозных клеток—возрастает. Такое перепрограммирование фенотипа эпителия способно вызвать гиперреактивность бронхов и бронхиальную астму.
155.
Альвеоциты I типа
Альвеоциты I типа имеют уплощенную форму и покрывают 95% площади альвеол. Альвеоциты I типа осуществляют газообмен, нетребующий затрат энергии, поэтому источником АТФ для этих клеток является анаэробный гликолиз. Альвеоциты I типа экспрессируют AQP1, облегчающий диффузию CO2. Плотные межклеточные соединения между альвеоцитами I типа регулируют перенос ионов Na+ и Cl–. Вслед за ионами трансцеллюлярно диффундирует вода.
156.
Альвеоциты II типа
Главной функцией альвеоцитов II типа является реабсорбция ионов Na+. Эта работа требует больших затрат энергии, поэтому эти клетки получают энергию в процессе аэробного гликолиза. Вслед на ионами Na+ парацеллюлярно транспортируются ионы Cl–, а трансцеллюлярно—вода. Альвеоциты II типа имеют кубическую форму и апикальную щеточную каемку. В щеточной каемке экспрессируется эпителиальный Na+-канал (ENaC), а в базолатеральной мембране—3Na+/2K+-АТФаза. Кроме того, альвеоциты II типа синтезируют и секретируют сурфактант.
Состав и фугкции слизи.
Слизь имеет в своем составе растворенные в воде ионы Na+, Cl–, K+, Ca2+, муцины, сульфатированные протеогликаны, сурфактант, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA.
Фундальная часть железы представлена серозными клетками секретирующими ионы Cl– и Na+, воду, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Фаза секреция начинается с открытия Cl–-канала дефектного при муковисцидозе (CFTR). Поступающий в просвет железы ионы Cl– обеспечивают трансэпителиальную разность потенциалов для парацеллюлярного транспорта ионов Na+. Вода поступает в просвет железы трансцеллюлярно.
Серозные клетки синтезируют и секретируют сульфатированные протеогликаны. Степень сульфатирования регулирется витамином A и CFTR.
