Выведение аэрозолей из легких. Трахеобронхиальный клиренс
Эксперименты на добровольцах и животных свидетельствуют о том, что раньше и полнее всего выводятся более крупные частицы. Наиболее просто это объясняется тем, что чем больше АД частицы, тем на более высоком уровне дыхательных путей находится максимум ее отложения, а следовательно, тем короче путь ее транспорта из респираторного тракта в глотку. Не следует забывать, однако, что при последующем прохождении через ЖКТ частицы могут оказаться более растворимыми в кислом или щелочном содержимом, и таким образом, не столько накопление подобного материала в легочной ткани, сколько процесс ее самоочищения оказывается основным токсикокинетическим механизмом, обусловливающим резорбцию и развитие хронической интоксикации. К тому же на эту фракцию аэрозоля приходится основная часть его массы.
О существенных межвидовых различиях свидетельствуют многие данные: например, в одном эксперименте период полувыведения частиц 59Fe из альвеолярной области был найден равным 16 дням у кошки, 28 дням у крысы, 280 дням у обезьяны и 300 дням у человека. По данным, самоочищение легких от ингалированных частиц дизельного выхлопа у крыс значительно эффективнее, чем у морских свинок, причем только у последних заметно снижение накопленной массы этих частиц за время длительного постэкспозиционного периода.
Значения константы скорости элиминации к для каждой функции существенно различны, и поэтому в течение какого-то времени кинетика самоочищения практически определяется тем процессом, который характеризуется наибольшим значением к, а потом резко замедляется. Первая, так называемая быстрая фаза клиренса связывается преимущественно с элиминацией частиц, первично отложившихся в трахеобронхиальной области, "медленная фаза" — с элиминацией частиц из пульмональной области.
Период полувыведения зависит от величины и других особенностей частиц, но если для первой фазы он может измеряться часами, то для второй — днями и неделями. Вместе с тем при более длительных постэкспозиционных наблюдениях обнаруживается и третья, еще более медленная фаза, для которой измеряется многими месяцами, а то и годами. Если кинетика второй фазы определяется элиминацией частиц преимущественно со свободной поверхности легочного ацинуса (морфологической единицы, примерно соответствующей понятию "пульмональная область"), то третью, еще более замедленную фазу связывают с выведением из легких тех частиц, которые проникли в интерстициальную ткань или иным образом оказались "фиксированными" в легких.
Необходимо подчеркнуть, что самоочищение всех областей респираторного тракта начинается одновременно и протекает параллельно. Тем не менее за первой фазой утвердилось условное наименование "трахеобронхиальный", а за второй — "пульмональный", или "альвеолярный", клиренс.
Трахеобронхиальный клиренс
Клиренс частиц, первично отложившихся в трахеобронхиальной области либо попавших в нее в результате перемещения из пульмональной, осуществляется вместе с транспортом слизи, побуждаемым мерцательной активностью клеток реснитчатого эпителия. Таков же основной механизм самоочищения назофарингеальной области. Нередко поэтому говорят о "мукоцилиарном клиренсе" или "мукоцилиарном эскалаторе". Слизь движется дискретными порциями в виде капелек диаметром 0,5—10 мкм или более крупных "бляшек", образовавшихся в результате их слияния. Участки однонаправленного и одновременного биения ресничек охватывают от нескольких до нескольких сотен рядом расположенных клеток. Между отдельными такими участками нет ни синхронизации, ни даже строгой однонаправленности биения, но тем не менее ими обеспечивается общее краниальное направление мерцательной активности в бронхах, трахее и гортани и общее каудальное направление — в носовых ходах.
Скорость перемещения слизи постепенно нарастает и, по некоторым оценкам, в трахее она в 20—40 раз выше, чем в терминальных бронхиолах. Надежные результаты непосредственного измерения этой скорости имеются только для трахеи. Например, у крыс она равна 7,4±2,6 мм/мин, у собак — от 4,1 до 15,6 мм/мин, у некурящих испытуемых— 18,5±6,0 мм/мин. Учитывая значительно более существенные различия линейных размеров респираторного тракта, легко увидеть, что, несмотря на меньшую скорость мукоцили-арного транспорта у мелких животных по сравнению с человеком, он обеспечивает более быстрое самоочищение трахеобронхиальной области.
При неадекватности мукоцилиарного транспорта величине пылевой нагрузки на назофарингеальную и трахеобронхиальную области дополнительное удаление слизи и отложившихся на ней частиц обеспечивается соответственно чиханьем и кашлем (или сморканием и отхаркиванием мокроты). Однако количественный вклад этих рефлекторных и поведенческих реакций в освобождение органов дыхания от пыли пока не оценен.
