//

Секреты дыхательных путей

Заболевания дыхательных путей, в том числе и профессиональные, одна из серьезных проблем нашего времени.

Широко известные болезни органов дыхания — пневмония, бронхит, бронхиальная астма, ателектаз (спадение легочной ткани и развитие воспалительных процессов в невентилируемых ее участках), эмфизема легких, бронхоэктазия, абсцесс легких и многие другие — нередко начинаются с нарушений в работе клеток эпителия (покровной ткани), которым выстланы дыхательные пути. И клетки и эпителий называются мерцательными.

Но прежде чем рассказывать о них, несколько слов об органах дыхания человека. Этот совершенный аппарат газообмена согревает поступающий в организм воздух до температуры тела, увлажняет его и отфильтровывает микроорганизмы, пыль, копоть и другие биологические и механические примеси. Воздух через нос, носоглотку и гортань, минуя широко раскрытые связки, направляется в трахею, а затем по крупным и средним бронхам достигает бронхиол и альвеол. Бронхи очень подвижны: на вдохе они расширяются и удлиняются, на выдохе сужаются и сокращаются. Эти ритмичные движения способствуют выведению слизи из глубоких отделов наружу.

За время вдоха холодный воздух проходит довольно короткий участок дыхательных путей (причем с немалой скоростью — 150—180 сантиметров в секунду), но и этого оказывается достаточно, чтобы кровеносные сосуды слизистой оболочки дыхательных путей, главным образом носа, согрели его. Если же, напротив, температура атмосферного воздуха выше требуемой, то слизистая оболочка, обильно испаряя влагу со своей поверхности, снижает ее.

Вдыхаемый воздух должен быть хорошо увлажнен. Эту работу выполняют многочисленные железки и бокаловидные клетки слизистой оболочки. На каждый квадратный сантиметр слизистой носа приходится до 100 слизистых желез. Взрослый человек выделяет через легкие примерно пол-литра жидкости в сутки.

Еще один важный аспект деятельности дыхательных путей. В воздухе постоянно циркулируют газообразные, твердые или жидкие примеси. Особенно, в воздухе городов. Городской воздух — это практически аэрозоль, концентрация пылинок в котором достигает более 10 тысяч частиц в одном кубическом сантиметре. В накуренном помещении в кубометре воздуха содержится до 100 мг дыма. По последним данным, в США выделяется в атмосферу от сжигания нефти в год: углекислого газа — 2,7 биллиона, окиси углерода — 15 миллионов и окисла серы — 19 миллионов тонн. А отходы промышленности и сжигаемый уголь составляют примерно 7 и 5 миллионов тонн в год соответственно пыли и частиц золы (пепла).

Легкие «перелопачивают» в среднем 10—12 тысяч литров воздуха в сутки. Дыхательные пути фильтруют его, отделяя твердые и жидкие примеси. Грубые частички улавливаются уже в носу. Частички диаметром до 5 микрон (тысячных долей миллиметра) проникают с потоком воздуха глубже и оседают в бронхиальном дереве, а еще меньшие частицы — в легочных альвеолах. И если бы дыхательные пути не обладали способностью самоочищаться, выводить пыль обратно, то за несколько дней они были бы полностью закупорены и человек погиб бы от удушья.

Каким же образом выводится пыль? Эту работу выполняет мерцательный эпителий, покрывающий слизистую оболочку дыхательных путей от носа до мельчайших бронхиол. Мерцательные клетки — настоящие «дворники» органов дыхания. Без устали, днем и ночью, всю жизнь «выметают» они посторонние примеси, освобождая дорогу воздуху в самые дальние альвеолы.

Каждая клетка эпителия мерцает с частотой 100 и более ударов в минуту. На мерцательной клетке, на ее свободной поверхности, как бы растут мерцательные волоски-реснички. Это тонкие нитевидные образования длиной до 10 микрон. У каждой клетки десятки ресничек. Оболочка реснички — это, по сути, продолжение оболочки клетки. Движение реснички заложено в самой биологической сущности клеток, в их обменных процессах. Большое значение имеет эластичность реснички и поверхностное ее натяжение. С физической точки зрения ресничку можно представить себе как некую жидкость, стремящуюся принять форму шара. Однако этому противодействует скелет реснички, ее плотная осевая часть.

Какова же ультраструктура реснички? Предполагают, что она образована из девяти периферийных фибрилл — соединительнотканных образований. Жесткость реснички в движении приписывают двум центральным фибриллам, хотя нельзя исключить и тургор — внутреннее давление, действующее на ее оболочку.

Реснички на мерцательных клетках дыхательных путей тесно сцеплены наподобие ворса в ковре, поэтому детально изучить их движение в отдельности чрезвычайно трудно. Для них типично колебание в одной плоскости. Движение ресничек отдельной клетки и всего эпителиального пласта строго координировано: каждая предыдущая ресничка в фазах своего движения опережает на определенное время последующую. Поэтому поверхность мерцательного эпителия ходит волнами, мерцает (отсюда и название), напоминая хлебное поле, волнуемое ветром. Отдельные клетки, выделенные из мерцательного пласта, в подходящих условиях движутся также вполне координирование. Каждая из них представляет собой автономную единицу, работа которой строго согласована с работой всех других клеток мерцательного поля. В свою очередь (и одновременно), сама клетка координирует автоматические движения ресничек.

Нервная система организма, конечно, оказывает свое влияние и на функции ресничек, и на согласованность работы мерцательного ноля. Но и изолированная от нее мерцательная клетка действует автоматически. Мерцательный эпителий долго может жить после смерти организма. Полиостью изолированный кусочек мерцательного эпителия сохраняет моторную, двигательную функцию до нескольких суток. Этим лишний раз демонстрируется автоматизм работы клеток.

Как и угловая скорость верхушки реснички, движение, вызванное деятельностью мерцательного поля, довольно замедлено — от 0,5 до 3 сантиметров в минуту. Несмотря на свою ничтожную величину, мерцательные волоски могут передвигать сравнительно крупные частицы, заметные даже для невооруженного глаза. Так, мерцательный эпителий пищевода лягушки, растянутый горизонтально, легко перемещает пятиграммовый груз, медленнее — десятиграммовый, а уже 15 граммов движутся едва заметно.

При нарушениях функции мерцательного эпителия в участках угнетения его активности (пылью, газами, аллергенами, бактериями или вирусами), особенно в местах перерождения клеток, слизистая оболочка перестает удалять инородные частицы и продукты секреции, резко снижается ее устойчивость к инфекции, слизь застаивается, создаются благоприятные условия для заболеваний. Слизь, подсыхая, образует плотные пробки, закупоривающие просветы бронхов. Воздух в глубины легких не проходит. А оставшийся там рассасывается. Это и приводит к ателектазу.

Здоровый же мерцательный эпителий активно препятствует развитию инфекционного воспалительного процесса. Прежде всего на это направлена очищающая функция эпителиального покрова. Попадающие на поверхность слизистой оболочки носа частицы движутся по ней, как по эскалатору, со средней скоростью 10 эпителиальных клеток в секунду. Болезнетворный агент соприкасается с одной клеткой, таким образом, не долее 0,1 секунды, а этого времени ему, по расчетам, слишком мало, чтобы успеть повредить здоровую клетку.

Как же помочь слизистой оболочке выполнять свою сложную, многогранную функцию? Особенно это важно для профилактики и лечения профессиональных заболеваний. Ведь на производствах, где много пыли, нагрузка на мерцательный эпителий слишком велика. А угольная пыль, если не принять мер, может вызвать, скажем, пневмокониоз. Защитные рефлексы слизистой оболочки гортани надежно перекрывают доступ в дыхательные пути воде в ее обычном состоянии, лекарственным растворам, эмульсиям. Любые частицы, жидкие или твердые, размером более 50 микрон заставляют голосовые связки смыкаться, вызывают сильный кашель.

Как же в таком случае произвести лечебное или профилактическое промывание дыхательных путей? Для этого успешно используются аэрозоли минеральной, морской или простой воды. Мельчайшие ее капельки в виде тумана проходят вместе с воздухом через барьеры рефлексов гортани во все участки дыхательных путей, оседают на слизистой оболочке. Аэрозоли водных растворов растворяют густую слизь и корочки, освобождают замурованные в них мерцательные реснички, увлажняют вдыхаемый воздух, нейтрализуют вредные химические вещества, проникшие и осевшие в дыхательных путях. Так как слизь в основном белковой природы, то к аэрозолям добавляются протеолитические (растворяющие белки) ферменты: трипсин, хемопсин, лидаза, ацетилцистеин и другие. Ферменты расщепляют белок на легко растворимые в воде аминокислоты, и мерцательный эпителий легко выводит их из дыхательных путей. Больной с упорным сухим кашлем, возникающим на почве закупорки дыхательных путей слизью, пробками, корочками, после курса ингаляций такими аэрозолями испытывает огромное облегчение: прекращается кашель, дыхание становится глубоким и свободным.

Для активного воздействия на инфекцию, бактериальную или вирусную, применяют аэрозоли антибиотиков, сульфаниламидов, нитрофуранов, антисептиков, интерферона. При этом в органах дыхания создаются высокие концентрации препарата, подавляющие рост бактерий и развитие вирусов. Токсическое действие инфекции на мерцательные клетки ликвидируется, и они выводят из органов дыхания убитые или подавленные микроорганизмы и вирусы. Лекарственный аэрозоль действует на очаг поражения эффективнее и экономнее, чем лекарство, принятое внутрь, или инъекции.

Использование аэрозолей особенно эффективно для профилактики и лечения профессиональных заболеваний. Многие шахты и другие подобные им крупные предприятия располагают хорошо оснащенными профилакториями и санаториями, в которых медики зорко следят за здоровьем рабочих и инженерно-технических работников.

Ученые установили: если шахтеры за 5—10 минут до и после работы в шахте получают ингаляции соляно-щелочных и йодистых растворов, то профессиональная заболеваемость резко снижается, усиливается функция мерцательного эпителия, меньше оседает пыли в дыхательных путях и легких, предупреждается кашель. Такая профилактика экономит производству рабочие ресурсы.

Эпителий состоит из мерцательных клеток, имеющих на поверхности 20 — 30 постоянно колеблющихся ресничек.

Ресничка состоит из двух осевых стержней и девяти опорных фибрилл: вверху — под электронным микроскопом, внизу — схематический разрез одной реснички (1 — фибриллы, 2 — осевая часть).

Расстояние между ресничками (в микрометрах) 1,5, толщина реснички — 0,3, высота — 10 (слева).
Основной физиологический элемент, очищающий дыхательные пути от попавших в них с воздухом примесей,— мерцательный эпителий. Им покрыта вся поверхность внутренней стенки дыхательных путей (справа).

Две фазы движения реснички: активного удара и возврата в исходное положение.

Огромное количество бокаловидных клеток и слизистых желез выделяет до 500 мл жидкости, стимулирующей мерцательную функцию и удаление инородных примесей из дыхательных путей (на фотографии одна из них).

При ингаляции лечебных аэрозолей частицы в зависимости от своих размеров могут проникать в более глубокие отделы дыхательных путей (справа) или оседать в верхних отделах (слева).

Доктор медицинских наук С. Эйдельштейн, кандидат медицинских наук Е. Цивинский.

Рейтинг: / 3
неактуальноактуально