Глава 2. Слизеобразование в бронхиальном дереве в норме и патологии
Как и большинство слизистых оболочек, слизистая
дыхательных путей покрыта вырабатываемым в бронхах секретом. Но в
отличие от слизистых других органов (например, мочеполовой системы,
желудочно-кишечного тракта), в бронхиальном дереве клетки и железы
слизистой оболочки и подслизистого слоя, слой слизи в просвете
дыхательных путей, система иннервации и пр. образуют единую структуру —
мукоцилиарную систему (МЦС), осуществляющую транспортную функцию. Что же
представляет собой МЦС, и в чем заключается ее транспортная функция?
Система мукоцилиарного транспорта предназначена для очищения вдыхаемого
воздуха. Нетрудно подсчитать, что средний объем суточной вентиляции
взрослого человека составляет 15–20 тыс. литров. И весь этот воздух
согревается, увлажняется, очищается от патологических веществ и частиц,
подходя к альвеолам практически стерильным. Это обеспечивается
мукоцилиарным механизмом очистки (от лат. mucus — слизь, cilia —
ресничка).
Внутренняя поверхность бронхов (слизистая оболочка) построена из особых
клеток — реснитчатых. На их поверхности располагаются специальные
выросты — реснички, которые совершают непрерывные колебательные движения
по направлению к трахее и вместе со слизью, находящейся на ее
поверхности, выводят все вредные частицы вверх — в глотку. Из глотки
слизь выплевывается или незаметно проглатывается человеком. Процесс этот
напоминает движение снизу вверх ленты эскалатора в метро с находящимися
на ней людьми.
Слизь, необходимая для нормальной работы мукоцилиарного эскалатора,
вырабатывается другими клетками, которые из-за своей формы называются
бокаловидными. Для обеспечения нормальной жизнедеятельности слизистой в
подслизистом слое располагается капиллярная сеть питающих ее кровеносных
сосудов.
Рис. Слизистая бронхов и мукоцилиарная система:
1 — реснитчатые клетки; 2 — реснички; 3 — бокаловидные клетки; 4 — базальные
клетки; 5 — слой слизи на поверхности ресничек; 6 — подслизистый слой;
7 — бронхиальная мускулатура
Кроме бокаловидных клеток, в образовании
бронхиального секрета участвуют перибронхиальные железы — серозные и
слизистые. Серозные клетки и железы продуцируют жидкий секрет, а
слизистые — вязкий. Поэтому бронхиальный секрет — это смесь, состоящая
из жидкой фазы (части) — золя и вязкой фазы — геля. Эффективная работа
мукоцилиарного эскалатора определяется, с одной стороны, активностью
колебаний ресничек, а с другой — соотношением фаз гель-золь.
Бронхиальная слизь, образующая ленту эскалатора, состоит, таким образом,
из двух слоев. Нижний слой, окружающий реснички, — жидкий (золь), а
верхний слой, с которым взаимодействуют кончики ресничек, продвигая
слизь, — вязкий (гель). Увеличение количества вязкого секрета вызывает
слипание ресничек и затрудняет их движение. А избыток жидкой фазы (золя)
вообще останавливает эскалатор, так как с поверхности ресничек
слизистый слой, образующий его ленту, как бы сползает, и этот сложный
механизм выходит из строя.
Слизь не только выводит различные частицы из бронхов, но и осуществляет
защитную функцию, предотвращая повреждение слизистой оболочки. Покрывая
поверхность слизистой, она осуществляет механическую защиту.
Гликопротеины слизи — высокомолекулярные биологические полимеры —
способны абсорбировать химические агенты, например окислы серы, азота,
защищая слизистую от химического повреждения. Антимикробные вещества —
лактоферин и лизоцим — разрушают бактерии, препятствуя развитию
инфекционного воспаления, а интерферон, оказывающий противовирусное
действие, защищает бронхиальное дерево от вирусов. Присутствующие в
бронхиальном содержимом иммуноглобулины класса А оказывают защитное
действие путем агглютинации (склеивания) бактерий и вирусов. Защиту от
разрушающих слизистую протеолитических ферментов убитых бактерий
осуществляет альфа-1-антитрипсин. Кроме гуморальных механизмов защиты, в
бронхиальном дереве существуют и клеточные: на поверхности
эпителиальных клеток нередко обнаруживаются нейтрофильные лейкоциты,
фагоцитирующие различных микробов, и В-лимфоциты, продуцирующие
антитела, в частности иммуноглобулины класса А.
Таким образом, весь вдыхаемый воздух очищается от пыли, химических
веществ, микробов и вирусов и, проходя достаточно длинный путь от
полости носа, гортани и трахеи до альвеол, увлажняется и согревается. И в
нормальных условиях постоянная работа мукоцилиарного эскалатора
обеспечивает не только «кондиционирование» воздуха, но и эвакуацию всего
количества образующейся за сутки слизи.
Ну а что же происходит в патологических условиях? Развивающийся в
бронхиальном дереве воспалительный процесс приводит к повреждению
основного звена мукоцилиарной системы — слизистой оболочки и в первую
очередь — клеток мерцательного эпителия. В результате воспаления
повреждаются ворсинки реснитчатого эпителия и нарушается плотный контакт
между клетками, что приводит к набуханию слизистой оболочки.
Рис. Повреждение слизистой бронхов при остром воспалении:
1 — реснитчатые клетки; 2 — реснички; 3 — бокаловидные клетки;
4 — базальные клетки; 5 — слой слизи
Повреждение ресничек приводит к нарушению работы
мукоцилиарного эскалатора и скоплению слизи в просвете бронхов. Застой
слизи в бронхиальном дереве вызывает изменение ее характеристик:
вязкости, эластичности, адгезивности (прилипаемости к стенке бронха).
Эти характеристики объединяются в понятие «реологические свойства». И в
основе ухудшения реологических свойств слизи лежат ее физико-химические
изменения.
Физическими измерениями установлено увеличение вязкости, эластичности и
адгезии откашливаемой больными мокроты. Ухудшение реологических
характеристик мокроты — первая причина снижения скорости ее
экспекторации (выведения) и застоя в дыхательных путях. Вторая причина
ухудшения экспекторации и застоя слизи — увеличение ее количества в
дыхательных путях вследствие повышенной продукции бокаловидными клетками
и железами подслизистого слоя бронхов. Причина этого заключается в том,
что в результате хронического воспаления количество слизистых клеток в
бронхиальном дереве увеличивается, по разным данным, в 2–5 и даже в 10
раз. И третья причина скопления и застоя слизи в дыхательных путях (о
которой говорилось выше) — это нарушение работы мукоцилиарного механизма
вследствие повреждения воспалительным процессом ресничек мерцательного
эпителия.
Хронизация воспалительного процесса в бронхиальном дереве приводит к
серьезному изменению структуры слизистой бронхов: необратимо
повреждаются реснички цилиарного эпителия, увеличивается количество
бокаловидных клеток, продуцирующих слизь, на поверхности слизистой
скапливается большое количество слизи, утолщается и инфильтруется
различного рода клеточными элементами подслизистый слой.
Рис. Изменения слизистой бронхов при хроническом воспалении:
1 — реснитчатые клетки; 2 — поврежденные реснички; 3 — бокаловидные клетки;
4 — базальные клетки; 5 — слой вязкой слизи; 6 — подслизистый слой
инфильтрирован клеточными элементами
ЕСТЕСТВЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЭВАКУАЦИИ НА ЭТОМ ЭТАПЕ НЕ
СПРАВЛЯЮТСЯ С ОЧИЩЕНИЕМ БРОНХИАЛЬНОГО ДЕРЕВА, И ЭТО ПРИВОДИТ К
ХРОНИЧЕСКОЙ ОБСТРУКЦИИ МЕЛКИХ БРОНХИАЛЬНЫХ ВЕТВЕЙ ВЯЗКОЙ СЛИЗЬЮ. Но,
по-видимому, в силу огромного количества воздухопроводящих ветвей, это
происходит постепенно и незаметно как для больного, так и для
наблюдающего его врача. Еще раз приведем данные американского ученого А.
Уоннера (A. Wanner) почти 20-летней давности: «Недавно такие
(слизистые. — авт.) пробки нашли в периферических бронхах детей,
болеющих бронхиальной астмой, но находящихся в стадии ремиссии болезни,
при взятии биопсийного материала на открытом легком. Пробки чаще
встречались в бронхах диаметром более 1 мм, но были и в более мелких»
(Уоннер А. Морфология обструктивных процессов в воздухоносных путях. В
кн.: Бронхиальная астма. Принципы диагностики и лечения. Под ред. М.Э.
Гершвина. Пер. с англ. М.: Медицина, 1984, с. 112). Более подробно на
этом вопросе останавливаться нецелесообразно, ибо данной проблеме
посвящены тысячи научных статей, обзоров и книг (в том числе и
собственные публикации автора, приведенные в списке литературы).
И выводы большинства исследований свидетельствуют об одном: у большей
части погибающих от астмы больных просвет бронхиального дерева обычно
полностью забит густой и вязкой мокротой. Очевидно это происходит в
случаях, когда скорость накопления слизи превышает скорость ее эвакуации
из дыхательных путей. Каким же образом оценить скорость эвакуации слизи
из бронхов? Об этом пойдет речь в следующей главе.