Слизистая оболочка воздухоносных путей участвует в защитных реакциях
В составе эпителия слизистой оболочки присутствуют внутриэпителиальные дендроциты, тогда как собственный слой содержит значительное количество различных иммунокомпетентных клеток (T- и B–лимфоциты; плазматические клетки, синтезирующие и секретирующие IgG, IgA, IgE; макрофаги, дендритные клетки).
Тучные клетки весьма многочисленны в собственном слое слизистой оболочки воздухоносных путей. Гистамин тучных клеток вызывает бронхоспазм, вазодилатацию, гиперсекрецию слизи из желёз и отёк слизистой оболочки (как результат вазодилатации и увеличения проницаемости стенки посткапиллярных венул). Кроме гистамина, тучные клетки, наряду с эозинофилами и другими клетками воспаления, выделяют ряд медиаторов; действие которых приводит к воспалению и отёку слизистой оболочки, повреждению эпителия, сокращению ГМК и сужению просвета воздухоносных путей. Все вышеперечисленные эффекты характерны для бронхиальной астмы.
Воздухоносные пути не спадаются
Более того, их просвет постоянно изменяется и регулируется в связи с реальной ситуацией. Спадение просвета воздухоносных путей предотвращает присутствие в их стенке структур, образованных в начальных отделах костной, а далее — хрящевой тканью. Изменение величины просвета воздухоносных путей обеспечивают складки слизистой оболочки, активность ГМК и эластические структуры стенки.
Регуляция тонуса ГМК. Тонус ГМК воздухоносных путей регулируют нейромедиаторы, гормоны, метаболиты арахидоновой кислоты. Эффекты зависят от присутствия соответствующих рецепторов в ГМК. ГМК стенки воздухоносных путей имеют м-холинорецепторы, рецепторы гистамина, a- и b-адренорецепторы и др. Нейромедиаторы секретируются из терминалей нервных окончаний (для блуждающего нерва — ацетилхолин; для нейронов симпатического ствола — норадреналин).
· ГМК бронхов. Бронхоконстрикцию вызывают ацетилхолин, вещество P, нейрокинин A, гистамин, простагландин PGD2, тромбоксан TXA2, лейкотриены LTC4, LTD4, LTE4. Бронходилатацию вызывают VIP, адреналин, брадикинин, простагландин PGE2.
· ГМК сосудов. Сокращение ГМК сосудов (вазоконстрикцию) вызывают: адреналин, лейкотриены LTC4, LTD4, LTE4, ангиотензин II. Расслабляющий эффект на ГМК сосудов бронхов (вазодилатация) оказывают гистамин, брадикинин, VIP, простагландин PGD2, тромбоксан TXA2.
Поступающий в дыхательные пути воздух подвергается химической экспертизе
Её осуществляют обонятельный эпителий и хеморецепторы в стенке воздухоносных путей. К таким хеморецепторам относятся чувствительные нервные окончания и специализированные хемочувствительные клетки в составе эпителия слизистой оболочки.
ВОЗДУХОНОСНЫЕ ПУТИ
Воздухоносные пути — носовые ходы с обонятельным эпителием, носоглотка, гортань, трахея, бронхи разных калибров, бронхиолы. Функция воздухоносных путей — проведение воздуха к респираторному отделу; они же выполняют функцию голосообразования и обоняния. Стенка воздухоносных путей в типичном случае состоит из четырёх оболочек: слизистой, подслизистой, фиброзно-хрящевой и адвентициальной. В стенке воздухоносных путей также присутствуют кровеносные и лимфатические сосуды, нейроны собственного нервного аппарата, чувствительные нервные окончания, нервные окончания вегетативной нервной системы.
СЛИЗИСТАЯ ОБОЛОЧКА
Слизистую оболочку образуют однослойный многорядный мерцательный эпителий, собственный слой и мышечный слой. Мышечный слой отсутствует в верхних отделах, но появляется в нижних. Собственный слой представлен рыхлой соединительной тканью со значительным количеством ретикулиновых и эластических волокон. Здесь присутствуют тучные клетки, фибробласты, макрофаги, дендритные клетки, T- и B–лимфоциты, плазматические клетки. Эпителий содержит реснитчатые, бокаловидные, базальные, нейроэндокринные, щёточные (каёмчатые), хеморецепторные клетки, бронхиолярные экзокриноциты (в терминальном отделе воздухоносных путей), внутриэпителиальные дендроциты (рис. 13-6).
Реснитчатые клетки
Основную массу эпителия воздухоносных путей составляют реснитчатые клетки, содержат до 250 ресничек на апикальной поверхности. Эти клетки имеют рецепторы для многих веществ (табл. 13–1, рис. 13-4). В зависимости от вида активированных рецепторов реакция реснитчатых клеток может быть различной.
Функции реснитчатых клеток
1. Транспорт ионов и продвижение слизи. Ряд агентов стимулирует активный ионный транспорт через эпителиальные клетки, а именно секрецию ионов Cl– и абсорбцию ионов Na+, соответственно увеличивая или уменьшая транспорт воды через эпителий, а также может изменять частоту биения ресничек эпителиальных клеток, что влияет на эффективность продвижения слизи, т.е. на уровень очистки вдыхаемого воздуха (табл. 13-1).
Таблица 13-1. Рецепторы эпителиальных клеток воздухоносных путей
| Вид рецептора | Эффект активации |
| b2‑Адренергический | Увеличение ионного транспорта, частоты биения ресничек |
| м3‑Холинергический | Увеличение ионного транспорта, частоты биения ресничек |
| VIP | Увеличение ионного транспорта, частоты биения ресничек |
| NK1 (тахикининов) | Увеличение ионного транспорта, частоты биения ресничек, увеличение экспрессии молекул адгезии клеток |
| Относящегося ккальцитониновому гену пептида (CGRP) | Увеличение ионного транспорта, частоты биения ресничек |
| H2‑гистаминовый | Выделение NO, бронходилататора PGE2, эпителиального расслабляющего фактора |
| PAF | Увеличение трансэпителиального транспорта |
| Брадикинина | Выделение PGE2, эпителиального расслабляющего фактора, увеличение ионного транспорта |
| TNFa, ИЛ1, g‑ИФН | Увеличение синтеза и секреции цитокинов. Индукция NO-синтетазы |
2. Синтез и секреция биологически активных веществ. На функцию эпителия воздухоносных путей влияют цитокины, действуя через соответствующие рецепторы (рис. 13-4, рис. 13-5). TNFa, ИЛ1, g-ИФН, выделяемые, например, активированными макрофагами воздухоносных путей, могут индуцировать секрецию реснитчатыми клетками ряда медиаторов воспаления. TNFa, ИЛ1 стимулируют выработку в эпителиальных клетках колониестимулирующего фактора гранулоцитов и макрофагов (GM-CSF), ИЛ8 и фактора хемотаксиса эозинофилов (ECF), усиливают экспрессию молекул адгезии реснитчатыми клетками и совместно с g-ИФН стимулируют выработку бронхо- и вазодилататора NO в эпителии. Возможно, именно действием указанных цитокинов объясняется значительное возрастание уровня NO в выдыхаемом воздухе у больных бронхиальной астмой. Эпителиальные клетки при активации соответствующих рецепторов синтезируют и секретируют эндотелин-1 (бронхо- и вазоконстриктор), ИЛ1, ИЛ6, фактор роста из тромбоцитов (PDGF), факторы роста фибробластов (FGF), инсулиноподобные факторы роста (IGF), простагландин E2, нейтральную эндопептидазу (разрушающую тахикинины), брадикинин.
Рецепторы глюкокортикоидов.Эпителиальные клетки воздухоносных путей содержат многочисленные рецепторы глюкокортикоидов. Через этот рецепторный вход реализуются различные эффекты:
Ú ингибирование синтеза цитокинов эпителиальными клетками;
Ú снижение образования NO-синтетазы, а следовательно, и уровня NO в выдыхаемом воздухе;
Ú уменьшение экспрессии молекул адгезии клеток и выработки эндотелина-1;
Ú ингибирование вызванного цитокинами синтеза простагландинов в эпителиальных клетках.
Рис. 13-4. Рецепторы реснитчатых клеток воздухоносных путей. Активация рецепторов вызывает усиление секреции медиаторов, факторов роста, цитокинов, релаксантов, экспрессии молекул адгезии, а также влияет на транспорт ионов и частоту биения ресничек. PGE2, PGD2 — простагландины PGE2 и PGD2; 15-HETE — 15-эйкозатетраноевая кислота; GM-CSF — колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов; PDGF — тромбоцитарный фактор роста; IGF-1 — инсулиноподобный фактор роста 1; bFGF — щелочной фактор роста фибробластов; TGFb — трансформирующий фактор роста b; EpDRF — эпителиальный расслабляющий фактор. [17]
Рис. 13-5. Влияние эпителиальных клеток на другие клеточные типы в воздухоносных путях. Активированные эпителиальные клетки выделяют цитокины, которые действуют на соответствующие мишени. FGF — фактор роста фибробластов; GM-CSF — колониестимулирующий фактор гранулоцитов и макрофагов; IGF-1 — инсулиноподобный фактор роста 1; ИЛ — интерлейкины; PDGF — тромбоцитарный фактор роста; TNFa — фактор некроза опухоли a. [17]
3. Регуляция подвижности клеток. Под воздействием определённых стимулов эпителиальные клетки экспрессируют молекулы адгезии клеток, благодаря чему регулируется подвижность клеток (нейтрофилы, эозинофилы), участвующих в воспалительных реакциях.
Бокаловидные клетки
Бокаловидные клетки (бокаловидные экзокриноциты, мукоциты) составляют до 30% клеток эпителия воздухоносных путей. Клетки расположены поодиночке, содержат вакуоли со слизистым секретом в расширенной апикальной части, а в суженной базальной — выраженные комплекс Гольджи и гранулярную эндоплазматическую сеть, многочисленные митохондрии. В латеральных участках апикальной поверхности клетки имеются микроворсинки. После выделения слизи микроворсинки бокаловидных клеток становятся заметнее, вследствие чего такие клетки получили название щёточных (каёмчатых). Выделение слизи из клеток, происходящее циклически, стимулируют внешние факторы (температура, влажность).Муцины (известно 18 генов MUC) — высоко гликозилированные (содержат до 50% углеводов) макромолекулы в составе слизи, секретируемой бокаловидными клетками. Молекула муцина характеризуется многочисленными тандемными повторами, содержащими пролин, богата сериновыми и/или треониновыми остатками. Секреторные или связанные с мембраной муцины — часть мукоцилиарного защитного механизма воздухоносных путей. Различные медиаторы воспаления, секретируемые, например, при астме, хронических обструктивных заболеваниях лёгких, кистозном фиброзе (муковисцидозе) активируют гены MUC и стимулируют гиперсекрецию слизи, а также гиперплазию бокаловидных клеток. Гиперпродукция муцина и гиперплазия бокаловидных клеток могут быть следствием активации различных сигнальных путей и путей регуляции активности генов.
Базальные клетки
Базальные клетки (30% общей популяции клеток эпителия) имеют небольшие размеры, апикальная часть клетки не достигает поверхности эпителия. Эти малодифференцированные клетки способны делиться и составляют стволовую популяцию для эпителия.
Нейроэндокринные клетки
Нейроэндокринные клетки (мелкозернистые клетки) составляют до 8% общей популяции эпителия воздухоносных путей и располагаются поодиночке или группами (в составе нейроэпителиальных телец). Эти клетки содержат электроноплотные гранулы, синтезируют и накапливают бомбезин, кальцитонин, относящийся к кальцитониновому гену пептид (CGRP, кокальцигенин), серотонин, холецистокининоподобный пептид. Высокое содержание бомбезина в лёгких отмечено сразу после рождения с последующим снижением его уровня и количества нейроэндокринных клеток. Карциноидные опухоли и некоторые мелкоклеточные карциномы лёгких характеризуются высоким содержанием этого пептида.
Нейроэпителиальные тельца расположены в местах ветвления воздухоносных путей. Тельце состоит из 4–25 клеток, снабжённых микроворсинками и контактирующих с чувствительными нервными терминалями. Клетки телец содержат сенсорную систему, регистрирующую содержание О2. Снижение концентрации О2 ведёт к деполяризации плазмолеммы и возбуждении клетки тельца с последующей секрецией серотонина. Серотонин вызывает расширение воздухоносных путей.
Каёмчатые клетки
Каёмчатые (щёточные) клетки — гетерогенная популяция клеток, имеющих многочисленные микроворсинки в апикальной части. К щёточным клеткам относят освободившиеся от секрета бокаловидные клетки, хеморецепторные клетки, а также дифференцирующиеся реснитчатые клетки.
Хеморецепторные клетки
Гранулосодержащие клетки с микроворсинками, связаны с афферентными нервными терминалями.