 |
13. Функции и связанные с эти биохимические особенности эпителия воздухоносных путей.
|
|
|
|
13. Функции и связанные с эти биохимические особенности эпителия воздухоносных путей.
Главная функция дыхательной системы — снабжение организма кислородом и выведение углекислого газа. При этом дыхательные пути обеспечивают проведение, согревание, увлажнение и очистку вдыхаемого воздуха, а газообмен происходит в респираторном отделе легких.
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.
14. Факторы, влияющие на мукоцилиарный клиренс. Неспецифические факторы защиты дыхательных путей: лизоцим, лактоферрин, иммуноглобулины, интерферон. Участие эпителия в неспецифической противовирусной защите дыхательных путей
а. Клиренс ингалируемых частиц
На него влияют: 1) реология слизи; 2) адгезивность слизи; 3) биение ресничек реснитчатого эпителия.
б. Реология слизи
Реологические свойства (текучесть) слизи определяются соотношением между сульфатированных протеогликанов и концентрацией ионов Ca2+. Повышение [Ca2+] в слизи нарушает текучесть слизи. Синтез сульфатируемых протеогликанов регулируется витамином ретиноевой кислотой, поэтому предшественника ретиноевой кислоты (ретинола) приводит к нарушению клиренса слизи, размножению бактерий и воспалению.
в. 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.
г. 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.
д. Подслизистые железы
Подслизистые железы обнаруживаются в дыхательных путях содержащих хрящ. Они содержат клетки 4 типов: серозные клетки, мукоциты, поверхностные эпителиоциты и камбиальные клетки.
Серозные клетки
Фундальная часть железы представлена серозными клетками секретирующими ионы Cl- и Na+, воду, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. 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.
Структура, механизм секреции ионов Cl- изучается. Установлено, что функция CFTR не ограничивается транспортом ионов. CFTR регулирует синтез и секрецию серозными клетками сульфатированных протеогликанов. Степень сульфатирования регулируется CFTR и ретиноевой кислотой.
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 токсично для клеток, то лактоферрин необходим для его нейтрализации.
Мукоциты
|
|
|
Мукоциты синтезируют муцины 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.
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.
е. Неспецифические элементы противовирусной защиты
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-y.
RANTES
(пер. с англ. — цитокин синтезируемый нормальными T-лимфоцитами) секретируется многими эпителиоцитами (в том числе и поверхностным эпителием бронхов) при инфицировании вирусом. В норме эпителиоцит постоянно синтезирует мРНК RANTES и RANTES РНКазу, поэтому синтеза белка RANTES не происходит. При инфицировании эпителиоцита вирусные белки блокируют РНКазы и мРНК RANTES транслируется в секретируемый гликопротеин 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.
Интерферон-гамма (IFNy)
Гликопротеин IFNy секретируется многими иммунными клетками, а также эпителием бронхов, инфицированным вирусом. Синтез IFNy регулируется на уровне транскрипции, а его секреция начинается одновременно с началом репликации вируса. IFNy 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 неинфицированных эпителиоцитов и адгезию Т-лимфоцитов.
|
|
|
Некоторые парамиксовирусы для обхождения системы IFNy синтезируют белки сходные с IFNy. Такой вирусный белок (при соответствующей генетической предрасположенности у человека) чрезмерно активирует сигнальный каскад IFNy, нарушает адаптацию 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.
|
|
|
