Защита и метаболизм легких

Помимо газообмена, легкие являются защищенным и метаболически активным органом. Их огромная, тонкая воздушно-тканевая поверхность постоянно подвергается воздействию вдыхаемых частиц, микробов и газов, поэтому они поддерживают многоуровневые защитные системы, а клетки, выстилающие и перфузирующие их, также синтезируют, секретируют и перерабатывают биологически активные вещества. Эта область объединяет функции легких, не связанные с газообменом: биологию сурфактанта, очистку дыхательных путей, иммунную защиту и метаболическую активность.

Definition

Защита и метаболизм легких относятся к недыхательным функциям легких: их физическим, химическим и иммунологическим барьерам против вдыхаемых вредных воздействий, а также их биохимической переработке эндогенных и экзогенных веществ, проходящих через их эпителий и кровообращение.

Scope

Эта область знакомит читателя с четырьмя взаимосвязанными темами: легочный сурфактант (поверхностно-активное покрытие, которое стабилизирует альвеолы и способствует защите), очистка дыхательных путей и мукоцилиарная функция (конвейер, который удаляет захваченный материал), иммунная защита легких (врожденная и адаптивная защита в дыхательных путях) и метаболические функции легких (синтез, активация и инактивация медиаторов). Это справочно-образовательный обзор физиологии, а не клиническое руководство.

Sub-topics

• Очистка дыхательных путей и мукоцилиарная функция
• Иммунная защита легких
• Метаболические функции легких
• Легочный сурфактант

Core questions

• Как легкие защищают обширную, нежную поверхность, которая постоянно открыта для окружающей среды?
• Что выстилает дыхательные пути и альвеолы, поддерживает их открытыми и удаляет захваченный материал?
• Как врожденный и адаптивный иммунитет сотрудничают в дыхательных путях, не вызывая повреждающего воспаления?
• Какие метаболические трансформации претерпевает кровь при прохождении через легочное кровообращение?

Key concepts

• Граница раздела воздух-жидкость и поверхностное натяжение
• Мукоцилиарный эскалатор
• Врожденный против адаптивного респираторного иммунитета
• Альвеолярные макрофаги
• Метаболизм первого прохождения в легких
• Целостность барьера и защита хозяина

Mechanisms

Защита многоуровневая. Поверхностно-активная липопротеиновая пленка (сурфактант) снижает поверхностное натяжение альвеол и, вместе с сурфактантными белками A и D, участвует в распознавании патогенов. Проводящие дыхательные пути выстланы слоем слизи, продвигаемым скоординированным биением ресничек, который сметает захваченные частицы к глотке. Резидентные и рекрутированные иммунные клетки, секретируемые антимикробные молекулы и регулируемая мукозальная иммунная система обеспечивают дальнейшую защиту, ограничивая при этом сопутствующие повреждения. Параллельно эндотелиальные и эпителиальные клетки легких метаболизируют циркулирующие и вдыхаемые соединения, поэтому легкие изменяют химический состав крови, проходящей через них.

Clinical relevance

Эти функции объясняют, почему нарушения сурфактанта, мукозного клиренса или легочного иммунитета являются характерными для респираторных заболеваний, и почему легкие имеют отношение к системной обработке медиаторов. Эта область представляет собой описательную физиологию, которая объясняет, как возникают патологические процессы; она не предоставляет диагностических или лечебных рекомендаций для отдельных лиц.

Evidence & guidelines

Содержание здесь основано на учебниках по физиологии и обзорных статьях по биологии сурфактанта, слизи дыхательных путей и респираторной иммунологии, а не на клинических рекомендациях, которые относятся к соответствующим клиническим состояниям.

History

Признание легких как не только органа газообмена росло на протяжении двадцатого века: открытие и характеристика легочного сурфактанта, описание мукоцилиарного аппарата и картирование респираторного мукозального иммунитета постепенно установили защитные и метаболические роли легких наряду с вентиляцией.

Key figures

• John Clements
• Jo Rae Wright
• John Fahy
• Patrick Holt

Seminal works

• wright-2005
• fahy-2010
• holt-2008

Frequently asked questions

Что делают легкие, помимо газообмена?

Они защищают себя с помощью сурфактанта, мукоцилиарной системы очистки и иммунных клеток, а также метаболизируют вещества в крови и воздухе, проходящие через них.

Почему легкие особенно нуждаются в защите?

Их газообменная поверхность очень велика и очень тонка, и она постоянно подвергается воздействию вдыхаемых частиц, микробов и газов, поэтому для поддержания ее функциональности требуется многоуровневая защита.