а) Метаболизм токсинов в легких. Основные метаболические пути можно разделить на ферментативную фазу I (изоферменты цитохрома Р-450, флавинмонооксидазы, простагландинсинтетазы и эпоксидгидролаза) и ферментативную фазу II (глутатион-S-трансфераза, сульфотрансфераза и глюкуронилтрансфераза).
В отличие от поражений печени, которые можно контролировать, определяя концентрации ферментов в сыворотке, для поражений легких не существует специфического индикатора.
б) Поражаемый орган. Легкие уязвимы для воздействия химических веществ, что обусловлено значительной экспозицией к воздуху (примерно 10 000 л/сут), высоким сердечным выбросом (около 7000 л/сут) и большой площадью поверхности этого органа.
в) Типы респираторных клеток легких. Пять главных клеточных популяций легких включают альвеолярные эпителиальные клетки типа I и II, капиллярные эндотелиальные клетки, альвеолярные макрофаги и интерстициальные клетки. Эти клетки образуют основные структуры, обеспечивающие газообмен в легких. Клетки двух других типов (секреторные клетки бронхиолы и нейроэндокринные клетки) представляют интерес с точки зрения токсикологии, поскольку, по-видимому, они играют важную роль в ксенобиотическом обмене и канцерогенезе.
- Альвеолярные эпителиальные клетки типа I. Эти клетки составляют 8 % популяции паренхиматозных клеток и охватывают 90 % альвеолярной поверхности. Возможно, из-за относительной недостаточности цитоплазматических органелл и значительного расстояния между цитоплазматическими процессами и клеточным ядром они чувствительны к действию вдыхаемых и переносимых кровью токсичных веществ.
Среди клеток типа I наибольший процент их эпителиальной поверхности подвергается действию токсичных веществ. Клетки типа II можно дифференцировать in vitro от клеток типа I.
- Альвеолярные эпителиальные клетки типа II. Клетки типа II продуцируют поверхностно-активное вещество и могут замещать пораженные клетки типа I. Они охватывают 7 % альвеолярной поверхности, но составляют 16 % общей клеточной популяции.
Сосуды и нервы легких
- Интерстициальные клетки. Фибробласты, лимфоциты, интерстициальные макрофаги, тучные клетки, перициты и плазматические клетки образуют легочные клетки, которые занимают интерстициальное пространство и составляют приблизительно 37 % всех легочных клеток. Когда легочные эпителиальные клетки реагируют с токсичными химическими веществами, может увеличиться число фибробластов и усилиться образование коллагена, что приводит к интерстициальному фиброзу легких.
Это обусловливает интоксикацию легких, индуцированную содержащимися в воздухе веществами, например газами-окислителями, пылью и волокнами (кремний, асбест), либо веществами, которые переносятся с кровью, например такими, как противоопухолевые лекарственные средства.
- Капиллярные эндотелиальные клетки. Капиллярные эндотелиальные клетки — это самая большая популяция единичных клеток в легких, которая составляет 30 % всех легочных клеток в организме человека. Они служат первой линией обороны, обеспечивая защиту от токсичных веществ, приносимых с кровью.
Гистология альвеол легких
- Альвеолярные макрофаги. Альвеолярные макрофаги аккумулируются, обеспечивая защиту против опасных патогенных организмов. Под воздействием вдыхаемых токсичных веществ они могут увеличить восприимчивость к инфекционным болезням. Эти клетки также обусловливают развитие и патогенез хронических заболеваний легких, таких как силикоз и асбестоз. Они способны действовать совместно с полиморфно-нуклеарными лейкоцитами.
- Клетки Клара (нереснитчатые бронхиолярные клетки). Для клеток Клара характерен выраженный гладкий ци-топлазматический ретикулум. Они функционируют как первичные секреторные клетки дыхательных путей в центриацинозной области (терминальные бронхиолы). Клетка Клара воспроизводит себя или может развиться в реснитчатую клетку. Это основной участок проявления активности цитохром Р-450-монооксигеназы в легких.
Нафталин, 4-ипомеанол, 3-метилфлуран, метилиндол, четыреххлористый углерод и трихлорэтилен индуцируют интоксикацию клеток Клара после метаболической активации цитохром Р-450-монооксигеназной системы.
- Нейроэндокринные клетки. Нейроэндокринные клетки известны также как APUD-клетки (они могут осуществлять захват предшественников биогенных аминов и содержат декарбоксилазу аминокислот) или клетки Кульчицкого. Их обнаруживают в слизистой оболочке, выстилающей дыхательные пути, либо в легочной паренхиме. Эти клетки в условиях гипероксии пролиферируют.
Данные о токсическом воздействии различных химических веществ на легочные эпителиальные клетки приведены в таблице ниже.
