Интерстициальное пространство
Утолщённый участок стенки альвеолы, где не происходит слияния базальных мембран эндотелия капилляра и альвеолярного эпителия (так называемая «толстая сторона» альвеолярного капилляра) состоит из соединительной ткани и содержит коллагеновые и эластические волокна, создающие структурный каркас альвеолярной стенки, протеогликаны, фибробласты, липофибробласты и миофибробласты, тучные клетки, макрофаги, лимфоциты. Такие участки называют интерстициальным пространством (интерстицием).
Диффузия жидкости в лёгких
В отличие от альвеолярного эпителия, между эндотелиальными клетками альвеолярных капилляров, а также прекапиллярных артериол и посткапиллярных венул, нет плотных контактов, что позволяет воде и растворённым в ней низкомолекулярным веществам, мелким белкам плазмы пассивно перемещаться из просвета сосуда сквозь стыки между клетками эндотелия в интерстиций. Поскольку клетки альвеолярного эпителия соединены плотными контактами, в нормальном лёгком не происходит пассивного перемещения растворимых соединений из интерстиция в воздушное пространство альвеол. Микрососудистый фильтрат по градиенту гидростатического давления направляется от альвеолярных стенок к терминальным лимфатическим сосудам, составляя часть лимфы, и прокачивается под действием перистальтики к лимфатическим сосудам корней лёгких, далее — по средостенным лимфатическим сосудам, через лимфатические узлы в грудной проток, после чего возвращается в кровь.
Удаление воды из альвеолярных пространств. Альвеолярный эпителий покрыт тонким слоем воды. В апикальной мембране пневмоцитов типа II присутствуют Na+-каналы. Na+ поступает в клетку через каналы по градиенту концентрации, а затем перекачивается в интерстиций с помощью Na+, K+-АТФазы базолатеральной мембраны клетки. Этот транспорт Na+ создаёт осмотический градиент, который функционирует для реабсорбции воды из альвеолярных пространств. Опосредованное цАМФ удаление воды через альвеолярный эпителий может происходить с участием как Na+-каналов, так и CFTR.
Отёк лёгких — накопление жидкости в лёгочном интерстиции и альвеолярных пространствах. Отёк лёгких возникает в ситуации, когда жидкость выходит из микрососудистого русла в интерстициальное пространство быстрее, чем оттекает из последнего по лимфатическим сосудам.
СУРФАКТАНТ
Общее количество сурфактанта в лёгких крайне невелико. На 1 м2 альвеолярной поверхности приходится около 50 мм3 сурфактанта. Толщина его плёнки составляет 3% общей толщины аэрогематического барьера. Основное количество сурфактанта вырабатывается у плода после 32-й недели беременности, достигая максимального количества к 35-й неделе. До рождения образуется избыток сурфактанта. После рождения этот избыток удаляется альвеолярными макрофагами. Удаление сурфактанта из альвеол происходит несколькими путями: через бронхиальную систему, через лимфатическую систему и при помощи альвеолярных макрофагов. Для гомеостаза и рециклирования сурфактанта необходим GM-CSF, рецепторы которого присутствуют на поверхности пневмоцитов типа II и макрофагов.
После секреции на тонкий слой воды, покрывающий альвеолярный эпителий, сурфактант подвергается структурным перестройкам: в водном слое сурфактант приобретает сетчатую форму, известную как тубулярный миелин, богатый апопротеинами; затем сурфактант перестраивается в непрерывный монослой.
Сурфактант регулярно инактивируется и конвертируется в мелкие поверхностно-неактивные агрегаты. Примерно 70–80% таких агрегатов захватывается пневмоцитами типа II, заключается в фаголизосомы, а затем катаболизируется или используется вновь. Альвеолярные макрофаги фагоцитируют остальной пул мелких агрегатов сурфактанта, и этот процесс зависит от GM-CSF. Нарушение GM-CSF-сигнального пути в альвеолярном макрофаге приводит к неспособности фагоцита катаболизировать сурфактант. В результате в макрофаге формируются и накапливаются окружённые мембраной пластинчатые агрегаты сурфактанта («пенистый» макрофаг). Одновременно происходит прогрессирующее накопление внеклеточного сурфактанта и клеточных обломков в альвеолярном пространстве, возможности для газообмена уменьшаются, развивается клинический синдром альвеолярного протеиноза.
Мутации гена, кодирующего bc-цепи рецептора GM-CSF, — одна из причин развития врождённой формы альвеолярного протеиноза. Приобретённый (идиопатический) альвеолярный протеиноз — аутоиммунное заболевание, связанное с образованием аутоантител к GM-CSF.
Состав
Лёгочный сурфактант — эмульсия фосфолипидов, белков и углеводов; 80% составляют глицерофосфолипиды, 10% — холестерин и 10% — белки. Главный поверхностно-активный компонент — дипальмитоилфосфатидилхолин (дипальмитоиллецитин), — ненасыщенный фосфолипид (содержащий две цепи полностью насыщенных жирных кислот — пальмитаты), составляющий более 50% фосфолипидов сурфактанта. Сурфактант также содержит большое количество фосфатидилхолина, в молекуле которого присутствуют цепи ненасыщенных жирных кислот и фосфатидилглицерол (около 11% липидов).
Примерно половину белков сурфактанта составляют белки плазмы (преимущественно альбумины) и IgA. Сурфактант содержит ряд уникальных белков, способствующих адсорбции дипальмитоилфосфатидилхолина на границе двух фаз. Среди белков сурфактанта выделяют апопротеины SP-A, SP-B, SP-C, SP-D.
SP-A и SP-D — водорастворимые апопротеины, молекулы которых содержат коллагеноподобные домены. SP-A и SP-D относятся к семейству белков, известных как коллектины (коллагеноподобные лектины), имеющие первичную структуру из 4-х доменов: дисульфид-формирующий NH2-конец, коллагеноподобный участок (хвост молекулы), извитой шеечный участок и COOH–концевой распознающий углеводы домен (глобулярная головка) (рис. 13-12Б). SP-A и SP-D связываются через свои распознающие углевод домены с сахарами и гликолипидами на поверхности микроорганизмов. SP-A и SP-Dформируют тримеры и олигомеры, что значительно увеличивает эффективность связывания патогенов. Таким образом, SP-A и SP-D вносят вклад во врождённый иммунитет, действуя как опсонины, способствуя таким образом фагоцитозу бактерий и вирусов альвеолярными макрофагами. SP-A участвует в формировании тубулярного миелина, а также важен в осуществлении обратной связи контроля секреции сурфактанта.
SP-B и SP-C — гидрофобные апопротеины, увеличивающие степень поступления сурфактанта на границу «вода–воздух» и ускоряющие его распределение в виде поверхностного монослоя. SP-B и SP-Cответственны за уменьшение поверхностного натяжения. SP-B важен для формирования пластинчатых телец в пневмоцитах типа II. SP-B, как и SP-A, участвует в формировании тубулярного миелина. Врождённое отсутствие SP-B приводит к респираторному дистресс-синдрому.
Врождённый альвеолярный протеиноз возникает вследствие дефекта в образовании белков сурфактанта, а именно отсутствия сурфактантного белка B (SP-B) и его мРНК, а также заметного увеличения содержания сурфактантного белка C (SP-C). Дети умирают в течение первого года жизни, несмотря на интенсивную терапию.