Защитные механизмы легких. Физические факторы защиты легких
Легкие имеют необыкновенно большой контакт с внешней средой, так как площадь их поверхности составляет 500 м2, через каждые сутки они входят в контакт с 9000 л воздуха. Легкие обладают многими сложными защитными системами. Это объясняется тем, что, с одной стороны, необходима большая поверхность для тесного контакта между воздухом и кровью, а с другой — легкие должны защищаться от самых разнообразных примесей во вдыхаемом воздухе.
Основным механизмом отложения больших частиц в дыхательных путях является оседание их вследствие инерции (частицы размером от нескольких микронов примерно до 100 нм, частицы размером от 0,5 до 50 нм в основном оседают вследствие гравитации). Лишь очень малые частицы откладываются путем диффузии или броуновского движения.
Волоски слизистой оболочки носа задерживают большинство частиц размером более 20 нм и до 50% частиц диаметром не более 5 нм [Proctor, Swift, 1971]. Даже при дыхании через рот частицы размером 10 нм и больше почти полностью оседают в трахее. Они задерживаются на слое слизи, покрывающем слизистую оболочку, в результате осаждения и внедрения и затем передвигаются к центру по реснитчатому эскалатору. Воздухоносные пути освобождаются от более крупных частиц благодаря координированному действию ресничек, а также изгнанию при откашливании. Многие исследователи [Lowrence, 1973] детально изучали распределение и удаление частиц разных размеров. Малые частицы обычно оседают дальше в бронхиальном дереве, и опять-таки удаление их зависит от нормальной деятельности ресничек, которые распространяются до концевых бронхиол.
При бронхоскопии, наблюдая за распознаваемыми частицами, можно проследить за действием ресничек. Отложение частиц и удаление их изучают также, пользуясь частицами определенного размера с радиоактивной меткой, и при этом можно распознать нормальное и патологическое проникновение частиц и их клиренс [Albert et al., 1973]. Частицы, которые оседают на слизи, покрывающей реснички, обычно полностью выводятся в течение суток. Частицы размером меньше 1 нм не оседают в Дыхательных путях и выдыхаются, если не проникают в альвеолы путем диффузии. Оптимальные размеры для отложения частиц в альвеолах 1—2 им [Davies, 1964], и удаление частиц из отделов легких, участвующих в газообмене, зависит от активности макрофагов. Содержащие частицы внутриальвеолярпые макрофаги мигрируют к концевым бронхиолам и оттуда удаляются по реснитчатому эскалатору. Возможно, что этой миграции содействуют дыхательные движения и сурфактант.
Таким образом, понятно, что при заболеваниях в терминальных бронхиолах, которые плохо защищаются, с одной стороны, ресничками и, с другой — макрофагами, существует «водораздел». Таким образом, вначале в этой области оседают многие агенты и именно поэтому на ранних стадиях многих болезней максимальные повреждения сосредоточены здесь. Это относится как к органической, так и к неорганической пыли.