Mukociliární clearance - Mucociliary clearance

Mukociliární clearance
Bronchiolar epitel 1 - SEM.jpg
Ciliovaný epitel v průduškách s krátkými mikroklky na buňkách bez řasinek
Detaily
SystémDýchací systém
Identifikátory
PletivoD009079
Anatomická terminologie

Mukociliární clearance (MCC), mukociliární transport, nebo mukociliární eskalátor, popisuje mechanismus samočištění systému dýchacích cest v dýchací systém.[1] Je to jeden ze dvou ochranných procesů pro plíce při odstraňování vdechovaných částice počítaje v to patogeny než se dostanou k jemná tkáň plic. Další odbavovací mechanismus poskytuje reflex kašle.[2] Mukociliární clearance má hlavní roli v plicní hygiena.

Účinnost MCC závisí na správných vlastnostech kapalina na povrchu dýchacích cest vyrobené, oba periciliární solná vrstva a nadložení vrstva hlenového gelu a počtu a kvality řasy přítomný v výstelka dýchacích cest.[3] Důležitým faktorem je míra mucin vylučování. The iontové kanály CFTR a ENaC spolupracovat na udržení nezbytné hydratace povrchové kapaliny dýchacích cest.[4]

Jakékoli narušení pečlivě regulovaného fungování řasinek může způsobit onemocnění. Poruchy strukturálního formování řasinek mohou způsobit řadu ciliopatie, zejména primární ciliární dyskineze.[5] Vystavení cigaretovému kouři může způsobit zkrácení řasinek.[6]

Funkce

V horní části dýchacích cest nosní vlasy v nosní dírky zachycuje velké částice a kýchací reflex může být také spuštěno k jejich vyloučení. The nosní sliznice také zachycuje částice zabraňující jejich vstupu dále do traktu. Ve zbytku dýchacích cest se částice různých velikostí usazují podél různých částí dýchacích cest. Větší částice jsou zachyceny výše ve větších průdušky. Jak se dýchací cesty zužují, mohou projít pouze menší částice. Rozvětvení dýchacích cest způsobuje turbulenci v proudění vzduchu na všech jejich spojích, kde mohou být poté ukládány částice a nikdy nedosáhnou alveoly. Pouze velmi malé patogeny jsou schopné získat vstup do alveol. Funkce mukociliární clearance slouží k odstranění těchto částic a také k zachycení a odstranění patogenů z dýchacích cest, aby byla chráněna citlivá plicní parenchyma a aby byla zajištěna ochrana a vlhkost dýchacích cest.[2]

Zúčastňuje se také mukociliární clearance plicní eliminace, který s výdech odstraňuje látky vypouštěné z plicní kapiláry do alveolárního prostoru.[7]

Skenovací elektronový mikrofotografie řasinky vyčnívající z respiračního epitelu v průdušnici podílející se na mukociliární clearance.

Součásti

V dýchací trakt, od průdušnice do koncové bronchioly, podšívka je z respirační epitel to je řasený.[8] The řasy jsou vlasy podobné, mikrotubulární struktury na luminální povrch epitel. Na každé epiteliální buňce je asi 200 řasinek, které neustále bijí rychlostí 10 až 20krát za sekundu.

The řasy jsou obklopeny a periciliární kapalná vrstva (PCL), a sol vrstva, která je překryta gel vrstva sliz.[9] Tyto dvě složky tvoří tekutina výstelky epitelu (ELF), také známý jako kapalina na povrchu dýchacích cest (ASL), jehož složení je přísně regulováno. The iontové kanály CFTR, a ENaC spolupracovat na udržení nezbytné hydratace povrchové kapaliny dýchacích cest.[10] Důležitým faktorem je míra mucin vylučování. Hlen pomáhá udržovat vlhkost a pasti epitelu částicový materiál a patogeny pohybující se dýchacími cestami a jeho složení určuje, jak dobře funguje mukociliární clearance.[11][12]

Mechanismus

Další informace: Intraflagelární transport

V tenké vrstvě periciliární kapaliny řasinky bily koordinovaně směrem k hltan kde je transportovaný hlen buď spolknut, nebo vykašlán. Tento pohyb směrem k hltanu je buď směrem nahoru od dolních dýchacích cest, nebo dolů od nosních struktur, které odstraňují neustále vytvářený hlen.[8]

Každé cilium je asi 7 μm v délce,[13] a je upevněn na své základně. Jeho rytmus má dvě části, energetický zdvih nebo efektový a obnovovací zdvih.[14][15] Pohyb řasinek se odehrává v periciliární kapalině, která je o něco menší do hloubky, než je výška rozšířeného cilium. To umožňuje řasinkám proniknout do slizniční vrstvy během jejího úplného prodloužení v mrtvici efektoru a pohánět hlen směrově od povrchu buňky.[14][15] V zotavovacím zdvihu se cilium ohne z jednoho konce na druhý a přivede jej zpět do výchozího bodu pro další energetický zdvih.[15] Vrácení řasinek se úplně ponoří do PCL, což má za následek snížení zpětného pohybu hlenu.[14]

Hnutí Cilia v a metachronální vlna.

Koordinovaný pohyb řasinek na všech buňkách se provádí způsobem, který není jasný. To vytváří vlnové pohyby, které se v průdušnici pohybují rychlostí mezi 6 a 20 mm za minutu.[2] Produkovaná vlna je a metachronální vlna který pohání hlen.[5] Mnoho matematické modely byly vyvinuty za účelem studia mechanismů ciliárního tepu. Patří mezi ně modely pro porozumění generování a rytmu metachronální vlny a generování síly v efektivním zdvihu cilium.[14]

Klinický význam

Nahromaděný hlen v dýchacích cestách způsobený zhoršenou mukociliární clearance, která může zahrnovat hypersekreci hlenu.

Účinná mukociliární clearance závisí na řadě faktorů, včetně počtu řasinek a jejich struktury, zejména jejich výšky a kvality produkovaného hlenu, který je třeba udržovat na správné úrovni vlhkost vzduchu, teplota a kyselost.

Řasinky musí být schopny se volně pohybovat ve vrstvě periciliární kapaliny a pokud je narušeno poškozením řasinek nebo nerovnováhou vlhkosti nebo pH PCL, hlen není schopen řádně odstranit z dýchacích cest. Cystická fibróza je důsledkem nerovnováhy v PCL.[9] Nahromaděný hlen, kromě toho, že způsobuje různé stupně překážky proudění vzduchu, vytváří živnou půdu pro bakterie, které způsobují mnoho respiračních infekcí, které mohou vážně zhoršit existující plicní poruchy. Obstrukční plicní onemocnění často vyplývá ze zhoršené mukociliární clearance, se kterou lze souviset hypersekrece hlenu a ty jsou někdy označovány jako mukoobstrukční plicní onemocnění.[12] Studie prokázaly, že dehydratace kapaliny na povrchu dýchacích cest je dostatečná k vytvoření obstrukce hlenu, i když neexistují důkazy o hypersekreci hlenu.[16]

Vlhkost vzduchu

Vysoký vlhkost vzduchu zvyšuje mukociliární clearance. Jedna studie na psech zjistila, že transport hlenu byl nižší při absolutní vlhkosti 9 g vody / m3 než při 30 g vody / m3.[17] Dva způsoby podpory tohoto, zejména v mechanická ventilace jsou poskytovány aktivními a pasivními zvlhčovače dýchacích plynů.

Viz také

Reference

  1. ^ Antunes, MB; Cohen, NA (únor 2007). „Mukociliární clearance - kritický obranný mechanismus hostitele horních cest dýchacích a metody hodnocení“. Aktuální názor na alergii a klinickou imunologii. 7 (1): 5–10. doi:10.1097 / aci.0b013e3280114eef. PMID  17218804. S2CID  9551913.
  2. ^ A b C Weinberger, Steven (2019). Principy plicní medicíny. 286–287. ISBN  9780323523714.
  3. ^ Widdicombe, J (říjen 2002). „Regulace hloubky a složení povrchové kapaliny dýchacích cest“. Anatomy Journal. 201 (4): 313–318. doi:10.1046 / j.1469-7580.2002.00098.x. PMC  1570918. PMID  12430955.
  4. ^ Ghosh, A (říjen 2015). "Hydratace dýchacích cest a CHOPN". Buněčné a molekulární biologické vědy. 72 (19): 3637–52. doi:10.1007 / s00018-015-1946-7. PMC  4567929. PMID  26068443.
  5. ^ A b Horani, A; Ferkol, T (září 2018). „Pokroky v genetice primární ciliární dyskineze: klinické důsledky“. Hruď. 154 (3): 645–652. doi:10.1016 / j.chest.2018.05.007. PMC  6130327. PMID  29800551.
  6. ^ De Rose, V (duben 2018). „Dysfunkce epitelu dýchacích cest u cystické fibrózy a CHOPN“. Zprostředkovatelé zánětu. 8: 1309746. doi:10.1155/2018/1309746. PMC  5911336. PMID  29849481.
  7. ^ „Plicní vylučování“. mesh.nlm.nih.gov. Citováno 26. září 2019.
  8. ^ A b Hall, John (2011). Guyton a Hall lékařská fyziologie. Saunders. p. 473. ISBN  9781416045748.
  9. ^ A b Derichs, Nico (červenec 2011). "Hyperviscous periciliární a slizniční tekuté vrstvy dýchacích cest u cystické fibrózy měřeno konfokálním fluorescenčním fotobělením". FASEB Journal. 25 (7): 2325–2332. doi:10.1096 / fj.10-179549. PMC  3114535. PMID  21427214.
  10. ^ Ghosh, A (říjen 2015). "Hydratace dýchacích cest a CHOPN". Buněčné a molekulární biologické vědy. 72 (19): 3637–52. doi:10.1007 / s00018-015-1946-7. PMC  4567929. PMID  26068443.
  11. ^ Stanke, F. (2015). „Příspěvek epiteliální buňky dýchacích cest k obraně hostitele“. Zprostředkovatelé zánětu. 2015: 463016. doi:10.1155/2015/463016. PMC  4491388. PMID  26185361.
  12. ^ A b Lewis, Brandon; Patial, Sonika (červenec 2019). "Imunopatologie nemoci dehydratace povrchu kapalných tekutin". Journal of Immunology Research. 2019: 2180409. doi:10.1155/2019/2180409. PMC  6664684. PMID  31396541.
  13. ^ Fahy, John; Dickey, Burton (prosinec 2010). „Funkce hlenu a dysfunkce dýchacích cest“. The New England Journal of Medicine. 363 (23): 2233–2247. doi:10.1056 / NEJMra0910061. PMC  4048736. PMID  21121836.
  14. ^ A b C d Xu, L; Jiang, Y (červenec 2019). „Matematické modelování mukociliární vůle: minirecenze“. Buňky. 8 (7): 736. doi:10,3390 / buňky8070736. PMC  6678682. PMID  31323757.
  15. ^ A b C Benjamin Lewin (2007). Buňky. Jones & Bartlett Learning. p. 357. ISBN  978-0-7637-3905-8. Citováno 28. srpna 2019.
  16. ^ Mall, M (duben 2016). „Odpojení hlenu u cystické fibrózy a chronické obstrukční plicní nemoci“. Annals of the American Thoracic Society. 13: S177-85. doi:10.1513 / AnnalsATS.201509-641KV (neaktivní 10. 9. 2020). PMID  27115954.CS1 maint: DOI neaktivní od září 2020 (odkaz)
  17. ^ Pieterse, A; Hanekom, SD (2018). „Kritéria pro zvýšení transportu hlenu: systematická kontrola rozsahu“. Multidisciplinární respirační medicína. 13: 22. doi:10.1186 / s40248-018-0127-6. PMC  6034335. PMID  29988934.