5 курс / Пульмонология и фтизиатрия / Чучалин_А_Г_Респираторная_медицина_т_1_2017

Раздел 2

Гиповентиляция является серьезным осложнением нейромышечных заболеваний. Угнетение дыхательного центра происходит при приеме наркотических средств или может быть вызвано любым процессом, повреждающим центральный дыхательный центр, например, при хронической гипоксемии и гиперкапнии. У тучных больных, а также у больных с ночным апноэ развитие гиповентиляция может быть связано как с обструкцией дыхательных путей, так и с недостаточным дыхательным стимулом от центрального дыхательного центра.

Клинические проявления

Если причины развития респираторного ацидоза связаны с нейромышечными нарушениями, то у пациента будут отмечаться одышка и частое дыхание. Если изменения активности дыхательного центра обусловлены приемом наркотических средств, то дыхательная активность будет снижена.

При повышении парциального напряжения CO2 отмечается системная вазодилатация, которая наиболее заметна в мозговом кровообращении. Внутримозговое давление увеличивается, определяются кровоизлияния в сетчатке глаза. Могут определяться тремор, возбудимость и т.д. Гиперкапническая кома может развиваться при остром повышении парциального напряжения CO2 до 70 мм рт.ст. При хронической гиперкапнии более высокие значения парциального напряжения CO2 в артериальной крови переносятся пациентами без развития коматозных состояний.

При почечной компенсации отмечаются увеличение концентрации анионов HCO3– в сыворотке крови и уменьшение концентрации анионов Cl–.

Лабораторные показатели при респираторном ацидозе в таблице 2.4.

Таблица 2.4. Лабораторные показатели при респираторном ацидозе

Тип	рН	PCO2,	НСО3-,
		мм рт.ст.	ммоль/л
Декомпенси-	<7,37	Повы-	Норма
рованный		шенное
		(>46)
Субкомпен-	Норма	Повы-	Увеличение
сированный		шенное	>26
		(>46)

Терапия

При ХОБЛ внимание должно быть сосредоточено на уменьшении сопротивления дыхательных путей. С осторожностью следует назначать кислородотерапию, поскольку высокие концентрации кислорода могут подавить вентиляцию и повысить парциальное напряжение CO2.

При снижении активности дыхательного центра могут быть использованы стимуляторы, такие как алмитрин [48]. Этот препарат показал свою эффективность как у больных с центральными причинами нарушений, так и с нарушениями,

вызванными обструктивными изменениями вентиляции.

Коррекция pH с помощью анионов HCO3–, как правило, противопоказана больным респираторным ацидозом, поскольку это снижает активность респираторных хеморецепторов [49].

Респираторный алкалоз

Дыхательный алкалоз определяется как снижение PCO2 из-за избыточного выведения углекислоты через легкие (гипервентиляция). Несмотря на то что респираторный алкалоз является одним из наиболее часто встречаемых нарушений, он не оказывает существенного влияния на клинический статус больного и требует небольших усилий, чтобы изменить вентиляцию легких, а следовательно, изменить кислотно-основной статус.

Многие проявления респираторного алкалоза могут быть связаны с уменьшением концентрации свободных ионов Ca2+ в сыворотке крови. Концентрация фосфата также может снижаться при прогрессировании респираторного алкалоза [50]. При остром респираторном алкалозе могут развиваться умеренная гипонатриемия, гиперхлоремия, гипокалиемия [51]. Со стороны центральной нервной системы при респираторном алкалозе может развиваться церебральная вазоконстрикция.

Причины

Принято выделять три основные причины развития респираторного алкалоза. Это гипоксия, легочные заболевания и патология центральной нервной системы. Как артериальная, так и капиллярная гипоксия вызывает гипервентиляцию. Снижение парциального напряжения O2 в крови оказывает непосредственное воздействие на хеморецепторы каротидного синуса. Тканевая гипоксия, вызванная снижением сердечного выброса, шоком, выраженной анемией или увеличением сродства гемоглобина к кислороду, приводит к выработке молочной кислоты, которая, в свою очередь, воздействует на хеморецепторы.

Многие патологические процессы в легких сопровождаются гипервентиляцией. Во-первых, гипоксия, развиваемая при заболеваниях легких, служит одной из причин гипервентиляции. Вовторых, выявлены рецепторы в легочной ткани, стимуляция которых способствует гипервентиляции [52]. Было показано, что у некоторых больных без признаков гипоксии или после ее коррекции может наблюдаться гипервентиляция.

Нередко к гипервентиляции приводят изменения со стороны центральной нервной системы. Беспокойство или возбуждение обычно сопровождается развитием гипервентиляции. Повреждение мозговых структур достаточно часто приводит к гипервентиляции. Множество лекарственных средств и гормонов может вызывать

100

Респираторная физиология

гипервентиляцию. Гипервентиляция может быть ранним признаком печеночной комы и бактериального шока, вызванного грамотрицательными бактериями.

Клинические проявления

Пациент может находиться в состоянии паники, предъявлять жалобы на слабость, парестезии, мышечную слабость, могут нарушаться зрение и речь, могут отмечаться обмороки. Преходящие изменения на электрокардиограмме (ЭКГ) напоминают таковые при ишемии миокарда.

Лабораторные показатели при респираторном алкалозе в таблице 2.5.

Таблица 2.5. Лабораторные показатели при респираторном алкалозе

Тип	рН	PCO2, мм рт.	НСО3–,
		ст.	ммоль/л
Декомпен-	>7,45	Пониженное	Норма
сированный		(<35)
Субкомпен-	Норма	Норма	Снижение
сированный			(<21)

Терапия

Если причиной респираторного алкалоза является патология легких или печеночная кома, то коррекция данного состояния проводится за счет лечебных мероприятий основного заболевания. Вдыхание двуокиси углерода не показано [53]. Применение кортикостероидов у здоровых людей перед подъемом в горы может быть эффективным для предотвращения выраженных изменений кис- лотно-основного равновесия. При выраженном возбуждении и беспокойстве с развитием респираторного алкалоза может быть показано применение β-адреноблокаторов и средств, применяемых при гипервозбуждении.

Комбинированные нарушение кислотно-основного состояния

Оценка нарушений КОС существенно затрудняется при наличии нескольких причин сдвига рН или при наличии сопутствующих заболеваний органов, участвующих в компенсаторных реакциях. Например, у больных с заболеваниями легких, склонных к развитию респираторного ацидоза, при возникновении рвоты (метаболический алкалоз) одни нарушения будут частично компенсиро-

вать другие, тем самым затрудняя анализ лабораторных показателей. Поэтому при интерпретации показателей КОС необходимо учитывать анамнез

иклиническую картину, состояние сознания, гидратации, проведенное лечение. Полезно параллельно оценить уровень электролитов (особенно К+, Cl+ и анионный разрыв), параметры кислородного статуса организма, величину рН мочи, уровень кетоновых тел, глюкозы в крови, креатинина

илактата в крови.

Резюме

Теоретические и практические данные свидетельствуют о целесообразности выделения респираторного (PCO2) и метаболического (HCO3–) компонентов для оценки нарушений кислотно-ос- новного равновесия. Изменение этих параметров позволяет определить первичные, компенсаторные и смешанные нарушения. Однако изменение газового состава крови не всегда может отразить определенную последовательность клинических «событий». Использование метода «анионного разрыва» наряду с анализом изменений респираторного и метаболического компонентов позволяет получить дополнительную, клинически важную информацию. Так, метаболический ацидоз может быть связан как с увеличением анионного разрыва, так и с увеличением ионов Cl– в сыворотке крови, в зависимости от причин метаболического ацидоза.

Следует выделять два основных вида метаболического алкалоза: метаболический алкалоз, который отвечает на терапию хлоридом, и метаболический алкалоз, который нечувствителен к этой терапии и характеризуется хлоридурией.

Несмотря на то что респираторный ацидоз вызывается разнообразными причинами, все они приводят к альвеолярной гиповентиляции, и лечение должно быть направлено на улучшение альвеолярной вентиляции.

При респираторном алкалозе, даже если это первичное нарушение кислотно-основного равновесия, редко используется интенсивная терапия обнаруженных изменений, хотя уменьшение проявления симптомов может быть достигнуто применением процедуры повторного дыхания.

Список литературы

См.

101

Раздел

3и регуляции иммунного ответаМеханизмы защиты

3.1. Альвеолярный эпителий и легочный сурфактант

Л.Н. Лепеха, М.В. Ерохина

Основная функция органов дыхания — эффективный газообмен между воздухом, поступающим в альвеолы, и протекающей через легочные капилляры кровью. Для снабжения клеток и тканей кислородом, необходимым для поддержания метаболических процессов организма на должном уровне, легкие пропускают большие объемы газа. Этот процесс обеспечивается огромной альвеолярной поверхностью, площадь которой у взрослого человека составляет 100–150 м2 [1]. Каждая альвеола имеет тонкую стенку, которая не только противостоит давлению вдыхаемого объема воздуха и способствует интенсивному газообмену, но и обладает совершенной системой защиты от проникновения в РО чужеродных веществ и бактерий, препятствует транссудации жидкости из капилляров во внутриальвеолярное пространство. Адекватному выполнению этих функций в значительной степени способствуют клеточный состав и структура АЭ в тесном взаимодействии с легочным сурфактантом (ЛС), принимающим непосредственное участие в биомеханике дыхания.

К настоящему времени накоплен большой фактический материал, раскрывающий особенности биохимии, внутриклеточной выработки и структурной организации ЛС в условиях действия неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды, в том числе при развитии в РО легких воспалительного процесса [2]. При оценке структурно-функциональных изменений АЭ и ЛС широко используют морфологические методы исследования, главным образом электронно-микро- скопические. Чтобы сохранить естественное расположение внеклеточных мембран сурфактанта на поверхности альвеолы, изучить их особенности и связь с клеточными элементами респираторного эпителия, были разработаны специальные методические приемы и способы обработки легочной ткани, ставшие основополагающими при изучении экспериментального и клинического материала [3].

Компоненты альвеолярной стенки

Влегких взрослого человека насчитывается до 480 млн альвеол, их средний диаметр составляет 260–290 мкм [4]. Альвеолы отделены друг от друга межальвеолярными перегородками (стенки альвеол), которые имеют сложную многокомпонентную структуру (рис. 3.1). Наружный клеточный слой, обращенный в просвет альвеолы, сформирован АЭ, расположенным на базальной мембране. Она отделяет клетки от интерстиция, пронизанного густой сетью кровеносных капилляров. В интерстиции также присутствуют резидентные макрофаги (гистиоциты), мигрирующие клетки крови, фибробласты, коллагеновые и эластические волокна. Эпителиальную выстилку альвеол покрывает внеклеточный слой жидкости (гипофаза), заполняющий все ее неровности и варьирующий по толщине в пределах 140–200 мкм

[5].Гипофаза содержит специальным образом упакованные мембраны резервного сурфактанта, тогда как на границе раздела фаз воздух–жидкость располагается монослой поверхностно-активных ФЛ — собственно сурфактант.

Всоставе гипофазы, на поверхности АЭ, располагаются альвеолярные макрофаги (АМ), которые перемещаются в альвеолярном пространстве через поры Кона (см. рис. 3.1). Последние обеспечивают постоянный дрейф ЛС из зоны с высокой концентрацией в зону с низкой его концентрацией. Этот механизм способствует выведению отработанных поверхностно-активных веществ (ПАВ) вместе с находящимися на поверхности гипофазы абиогенными частицами и микроорганизмами из РО. Подобное перетекание материала сурфактанта имеет большое физиологическое значение для обеспечения стабильного функционирования альвеол в пределах ацинуса [6].

Альвеолярный эпителий

Как показала сканирующая и трансмиссионная электронная микроскопия, эпителиальная выстилка альвеол формирует непрерывный слой и у большинства млекопитающих, в том числе у человека, содержит два типа клеток — дыхательные альвеолоциты, или альвеолоциты 1-го типа (А1), и секреторные альвеолоциты, или альвеолоциты 2-го типа (А2). У некоторых лабораторных животных

103

Раздел 3

АМ

А3

Эр

просвет

альвеолы

		гипофаза	А1
		мембраны
	КП	сурфактанта		просвет
			А2
				альвеолы
		Эр	КП
				АМ
		пора Кона		Рис. 3.1. Схема строения альвеолярной стенки:
				А1 — альвеолоцит 1-го типа; А2 — альвеолоцит
		просвет альвеолы		2-го типа; А3 — альвеолоцит 3-го типа; АМ —
				альвеолярный макрофаг; Эр — эритроцит;
				КП — просвет капилляра
	(крыс, собак), кроме того, имеются «щеточные»			ных межклеточных контактов разного типа: щеле-
	клетки или альвеолоциты 3-го типа (А3). Процент-			вых, адгезивных, плотных. Последние встречаются
	ное содержание А1 и А2 среди других клеточных			чаще всего, так как их структурные особенности
	элементов альвеолы составляет 8–10 и 16–18% со-			в полной мере обеспечивают как избирательную
	ответственно [7, 8]. В составе АЭ А3 встречаются			проницаемость эпителиальной выстилки для от-
	крайне редко и составляют не более 1% [9]. Следует			дельных молекул и ионов, так и определенную
	подчеркнуть, что альвеолоциты всех типов име-			лабильность составляющих ее клеток в акте ды-
	ют четкие морфологические и ультраструктурные			хания. Именно расположение плотных контактов
	отличия, что свидетельствует об их определенной			в апикальной части клеточного пласта альвеолы
	функциональной специализации. Альвеолоциты			препятствует проникновению чужеродного мате-
	1-го типа выполняют защитную, барьерную функ-			риала из воздуха. Общим для А1 и А2 является
	цию респираторного эпителия и принимают не-			присутствие в составе плотных контактов бел-
	посредственное участие в легочном газообмене.			ков-клаудинов — 3, 4 и 18, которые поддерживают
	Альвеолоциты 2-го типа сохраняют способность к			барьерную функцию эпителия [10]. Адгезивные
	пролиферации и обеспечивают постоянство кле-			контакты обеспечивают целостность и механиче-
	точного состава АЭ. В условиях необходимой фи-			скую прочность эпителиального пласта, участвуют
	зиологической регенерации и при развитии ком-			в межклеточной передаче сигналов химической
	пенсаторно-восстановительных процессов в РО			природы. Щелевые контакты принимают участие
	легких они не только поддерживают собственную			в передаче электрических импульсов и обеспе-
	популяцию, но и являются клеточным источником			чивают транспорт молекул с небольшой молеку-
	для других типов альвеолоцитов. Кроме того, А2			лярной массой, например — кальция. Последний
	обладают секреторной активностью и обеспечи-			необходим для секреции сурфактанта А2 [11, 12].
	вают внутриклеточную выработку всех основных			Альвеолоциты 1-го типа
	компонентов ЛС. Альвеолоциты 3-го типа мало
				Альвеолоциты 1-го типа — основные клеточные
	изучены, относятся, скорее всего, к хеморецептор-
	ным клеткам респираторного эпителия, контроли-			элементы эпителиальной выстилки альвеол, зани-
	рующим нормальное физиологическое состояние			мающие у взрослого человека не менее 90–95% ее
	гипофазы (кислотность, осмотичность и т.д.).			площади [8, 13]. Клетки имеют преимущественно
	АЭ состоит из единого пласта клеток, которые			гладкую поверхность, центральная часть цито-
	соединены между собой с помощью многочислен-			плазмы с ядром диаметром 4–6 мкм выступает в

104

Механизмы защиты и регуляции иммунного ответа

просвет альвеол и содержит небольшое число основных внутриклеточных органелл (рис. 3.2, а). От нее отходят тонкие цитоплазматические отростки длиной 10–25 мкм, толщиной 0,2–0,7 мкм, которые также лежат на базальной мембране. В их цитоплазме содержатся многочисленные микропиноцитозные везикулы, единичные митохондрии

иканальцы эндоплазматического ретикулума. Цитоплазматические отростки А1 вместе с

аналогичными образованиями эндотелиальных клеток легочных капилляров формируют более тонкую часть альвеолярной стенки — воздуш- но-кровяной барьер. Его толщина варьируется в зависимости от наличия в интерстиции клеточных элементов и волокнистых структур соединительной ткани. В тех местах, где базальные мембраны альвеолярной и эндотелиальной выстилки сливаются в единую структуру (базальный слой), образуется самая тонкая, рабочая, часть барьера (рис. 3.2, б). Его толщина в легких здорового человека не превышает 1 мкм с учетом гипофазы и наружной мембраны ЛС [14]. Именно эти участки формируют необходимую диффузионную поверхность легких, которая составляет 50–100 м2 [15]. Перенос газообразных и жидких компонентов через воздушно-кровяной барьер осуществляется с помощью микропиноцитозных везикул. Они

определяются не только в цитоплазме клеточных элементов, но и непосредственно взаимодействуют с базальной и апикальной поверхностью альвеолоцитов и эндотелиоцитов. При введении

вЛА экспериментальным животным рутениевого красного, выявляющего гликокаликс этих клеток, гликозаминогликаны определяются и в составе пиноцитозных пузырьков (рис. 3.2, в). Они формируют систему «транспортных везикул», которая функционирует в обоих направлениях. На апикальной плазматической мембране А1 идентифицирован белок аквапорин 5, который ответствен за высокую осмотическую проницаемость молекул воды [16]. Примерно 60% транспорта жидкости в легких опосредовано через ɑ2 субъединицу Na–,K-АТФазы, которая экспрессирована именно

вА1 [17].

Долгое время считалось, что А1 являются высокодифференцированными клетками, утратившими способность к делению. Исследования последних лет показали, что в условиях in vitro А1 могут демонстрировать определенную пролиферативную активность и, следовательно, принимать участие в процессах репарации АЭ [18, 19]. Плазматическая мембрана А1 образует многочисленные инвагинации в виде кавеол, в состав которых входит белок кавеолин-1 [20]. Кавеолы играют значительную

ВЗ

а

ВЗ

б		в

Рис. 3.2. Альвеолоциты 1-го типа: а — общий вид, ×15 000; б — тонкая часть воздушно-кровяного барьера с микропиноцитозными везикулами (ВЗ), ×54 000; в — гликозаминогликаны на поверхности (гликокаликс) и в составе ВЗ воздушно-кровя- ного барьера, окрашивание рутениевым красным, ×28 000. Трансмиссионная электронная микроскопия

105

Раздел 3

роль в обеспечении процессов эндоцитоза и трафика мембранных компонентов, в том числе при осуществлении клеточной репарации [21]. Кроме того, недавно установлены потенциальная иммуномодулирующая функция А1 и продукция ими провоспалительных цитокинов, таких как TNF-α, IL-6 и IL-1β после стимуляции клеток липополисахаридами [22, 23].

Альвеолоциты 2-го типа

Альвеолоциты 2-го типа покрывают не более 5% площади альвеолы, располагаются на базальной мембране преимущественно поодиночке, реже парами [8]. Часть клеток этого типа находится вблизи или непосредственно в порах Кона (рис. 3.3). Клетки А2 кубической формы имеют на апикальной поверхности характерные микроворсинки длиной 20–30 нм, которые позволяют идентифицировать эти клетки при сканирующей электронной микроскопии. Ультраструктурная организация А2 типична для секреторной клетки (рис. 3.4, а): хорошо развитые элементы гранулярного эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, цитоскелета (микротрубочки и микрофиламенты) чередуются с митохондриями, рибосомами и полисомами, что указывает на высокую метаболическую активность клеток. В цитоплазме А2 происходит формирование внутриклеточного ЛС за счет синтеза и накопления

Пора Кона

МКВ

Рис. 3.3. Альвеолоцит 2-го типа с характерными микроворсинками на поверхности клетки, расположенной рядом с порой Кона, сканирующая электронная микроскопия, ×7000

в секреторных гранулах — ОПТ необходимых компонентов. Мультивезикулярные тельца являются органеллами, в которых осуществляется хранение структур-предшественников мембран сурфактанта до их окончательной сборки в ОПТ [24]. Последние ограничены одинарной мембраной

исостоят из плотно упакованных осмиофильных пластин, расположенных с периодичностью 20–25 нм (рис. 3.4, б). При изучении топографических особенностей синтеза специфических белков ЛС было показано, что из канальцев гранулярной эндоплазматической сети они сначала попадают в аппарат Гольджи, где соединяются с углеводами, затем в мультивезикулярные тельца и только после этого выявляются в составе ОПТ — ультраструктурного маркера А2. Следовательно, основные биохимические составляющие ЛС синтезируются независимо друг от друга, но накапливаются в одной структуре — ОПТ, каждый в своем компартменте. Содержимое секреторных гранул выделяется в гипофазу по мерокриновому типу (рис. 3.4, в), где формируются структуры резервного сурфактанта и его монослойная пленка на границе раздела фаз «воздух–жидкость». Известны примеры экзоцитоза внутриклеточного сурфактанта с базальной части А2 непосредственно в интерстиций альвеолярной стенки. Такой тип секреции ЛС можно наблюдать при аденокарциномах, что связано с инактивацией функции микротрубочек в раковых клетках. Изменение характера секреции, накопление ПАВ в интерстиции, очевидно, способствуют активации элементов соединительной ткани и развитию фиброза.

Обновление ПАВ в органах дыхания происходит достаточно интенсивно, за 12–24 ч [14]. При этом большую часть «отработанных» мембран ЛС утилизируют сами А2, что убедительно продемонстрировано в экспериментах in vitro и in vivo [25, 26]. Реадсорбция липогликопротеидных комплексов осуществляется путем эндоцитоза, в механизме которого активная роль принадлежит белку SP-A. Он взаимодействует со специфическими рецепторами А2 и, очевидно, регулирует размеры внутриальвеолярного пула ПАВ, выступая в роли аутокринного фактора. Постоянная рециклизация молекул ЛС обеспечивает наиболее экономичный, быстрый и стабильный путь воспроизводства его поверхностно-активных свойств.

Альвеолоциты 2-го типа могут выступать в качестве специфичной мишени для некоторых респираторных вирусов, таких как коронавирусы

ивирусы гриппа [27–29]. В ответ на вирусную инфекцию альвеолоциты секретируют цитокины, активирующие гистиоциты и рекрутирующие лейкоциты из микроциркуляторной сети. Показано присутствие на поверхности А2 Толл-подобных рецепторов (TLR), которые регулируют адаптивный иммунный ответ [30]. Важная сторона участия А2 в защитных реакциях врожденного иммунитета обеспечивается синтезом специфических белков

106

Механизмы защиты и регуляции иммунного ответа

ОПТ

ОПТ

а		б		в

Рис. 3.4. Альвеолоциты 2-го типа: а — общий вид клетки с характерными секреторными гранулами (ОПТ), ×12 000; б — фрагмент цитоплазмы с ОПТ, ×36 000; в — выход содержимого ОПТ по мерокриновому типу, ×48 000. Трансмиссионная электронная микроскопия

сурфактанта SP-A и особенно SP-D, которые свя-	А2 и А1. Их можно видеть в составе так назы-
зываются с широким спектром микробов, вирусов	ваемых «почек роста», сформированных группой
и грибов, обеспечивая их дальнейшее распознава-	тесно контактирующих друг с другом молодых
ние клетками иммунной системы.	А2 (рис. 3.5). На апикальной поверхности кле-
При различных повреждениях РО в полной	ток определяются характерные микроворсинки, в
мере проявляется способность А2 к пролифера-	цитоплазме — ОПТ (рис. 3.6). Значительное ко-
ции и восстановлению не только целостности,	личество «почек роста» появляется в оставшемся
но и клеточного состава АЭ. Они могут транс-	после пульмонэктомии легком взрослых млеко-
формироваться в А1, которые более чувстви-	питающих, в том числе человека, где процессы
тельны к факторам эндогенного и экзогенного	компенсаторной гипертрофии альвеол происходят
воздействия, подвержены гибели чаще, чем А2.	в первые 3 дня [31]. При восстановлении АЭ в
Известны альвеолоциты переходного типа, одно-	условиях воспалительного процесса А2 чаще всего
временно имеющие ультраструктурные признаки	располагаются парами, четверками, реже наблю-

«Почка роста»
		А2
А2	А2	АПТ
А2		А2
		ОПТ

Рис. 3.5. «Почка роста», состоящая из А2 с характерной по-	Рис. 3.6. «Почка роста», содержащая альвеолоцит переход-
верхностью, ×5000, сканирующая электронная микроско-	ного типа, и молодые А2 с характерными осмиофильными
пия	пластинчатыми тельцами, ×15 000. Трансмиссионная элек-
	тронная микроскопия

107

Раздел 3

дается метаплазия плоского эпителия. В процессе митотического деления клетки сохраняют небольшое число секреторных гранул (ОПТ) и контакты с другими альвеолоцитами. Плотные контакты А2 отличаются высоким содержанием клаудина 3-го типа — его в 20 раз больше, чем в А1. Присутствие клаудина 3 в контактах между А1–А2 ослабляет их барьерную функцию, что необходимо для направленного транспорта молекул или клеток (например, нейтрофилов) во внутриальвеолярное пространство, что происходит именно в этих зонах [32, 33].

Гиперплазия А2 является общей характерной чертой при развитии различных интерстициальных легочных заболеваний. Так, одна из гипотез патогенеза идиопатического легочного фиброза (ИЛФ) предполагает, что фиброзирование альвеолярных стенок вызывается дисфункцией А2, связанной со стресс-синдромом эндоплазматического ретикулума. Последний также может быть опосредован мутацией генов белков SP-A и SP- C. Стресс эндоплазматического ретикулума в А2 приводит к секреции трансформирующего фактора роста β (TGFβ), индуцирующего эпителиаль- но-мезенхимный переход и развитие фиброза [34].

Альвеолоциты 3-го типа

Альвеолоциты 3-го типа встречаются крайне редко, располагаются в местах соединения стенок 2–3 альвеол (альвеолярных «узлах»). Они имеют овальную или полигональную форму, лежат на базальной мембране, общей для альвеолоцитов всех типов. Характерной особенностью А3 являются равновеликие цилиндрические микроворсинки длиной 0,7–0,9 мкм, шириной — 0,1–0,2 мкм, расположенные на апикальной поверхности (рис. 3.7). Они видны лишь на небольшом участке плазмолеммы, тогда как значительная ее часть покрыта цитоплазматическими отростками А1.

ВЗ

МКВ

Рис. 3.7. Альвеолоцит 3-го типа с характерными «щеточными» микроворсинками на апикальной поверхности и многочисленными пиноцитозными везикулами (ВЗ) в апикальной цитоплазме, ×12 000. Трансмиссионная электронная микроскопия

Микроворсинки имеют фиксированную структуру в виде «щетки», так как содержат тяжи тонких филаментов, идущих параллельно продольной оси и переходящих в цитоплазму. В эктоплазме таких «щеточных» альвеолоцитов, в том числе между их микроворсинками, можно видеть пиноцитозные везикулы со светлым содержимым. В центральной или базальной части клетки располагается округлое или овальное ядро диаметром 4–5 мкм. В цитоплазме обычно можно видеть несколько сравнительно мелких митохондрий, короткие канальцы гранулярного эндоплазматического ретикулума, отдельные цистерны и везикулы комплекса Гольджи. Помимо филаментов имеются пучки тонких фибрилл, которые пронизывают цитоплазму в разных направлениях.

Характерно, что в период компенсаторной гипертрофии альвеол (3–7-е сутки после пульмонэктомии у крыс) частота выявления «щеточных» альвеолоцитов под электронным микроскопом повышается в 3–5 раз [8]. Клетки имеют хорошо развитые микроворсинки и содержат значительное число пиноцитозных везикул, непосредственно контактирующих с плазмолеммой. Очевидно, А3 всасывают жидкость из гипофазы для того, чтобы анализировать и регулировать вязкость или какиелибо другие показатели состояния (кислотность, содержание ионов кальция и т.д.) внеклеточной выстилки альвеол в условиях нормы и патологии РО легких.

Легочный сурфактант

Активное изучение ЛС началось с 50-х годов XX в., когда был сделан важный вывод о необходимости присутствия ПАВ на поверхности альвеолы [35]. Проведенный химический анализ показал, что они представлены ФЛ, среди которых преобладает фосфатидилхолин (ФХ) [36]. Так была найдена основа, наилучшим образом объясняющая стабильность альвеол при дыхании, предсказанная еще в 1929 г. К. Neergard [37]. Существенным вкладом для оценки функционального состояния ЛС стали работы Клементса, который впервые для измерения ПН смывов из легких стал использовать весы Вильгельми, что позволило ему получить кривую зависимости величины ПН от площади поверхности альвеолы (петля гистерезиса) [38, 39]. Способность ЛС адсорбироваться на границе раздела фаз и при этом понижать ПН связана с особым расположением молекул ФЛ, наличием в них гидрофильных и гидрофобных участков. Между монослоем и гипофазой поддерживается динамическое равновесие: при вдохе происходят растяжение альвеолярной поверхности и увеличение площади монослоя, в который из гипофазы включается группа новых молекул ПАВ. Перед выдохом и началом сжатия монослоя, наоборот, часть молекул ПАВ возвращается из монослоя в гипофазу. Таким образом, на вдохе и на

108

Механизмы защиты и регуляции иммунного ответа

выдохе в мономолекулярной пленке ЛС находится разное количество ФЛ: данный механизм и лежит в основе формирования гистерезиса. Несмотря на то что указанный способ изучения легочных ПАВ не прямой, полученные с его помощью данные коррелируют с результатами морфологического и биохимического исследований и позволяют прогнозировать риск спадения альвеол, т.е. развитие легочных ателектазов.

Структурная организация ЛС у всех млекопитающих и у человека имеет общий план строения. В его составе принято выделять наружную пленку — мембрану толщиной 8–10 нм, расположенную непосредственно на границе раздела фаз воздух–жидкость (собственно ЛС), и связанный с ней, погруженный в гипофазу, резервный ЛС (тубулярный миелин (ТМ)). Все вместе получило название «сурфактантный альвеолярный комплекс».

Функции сурфактанта

Присутствие мембран ЛС на поверхности альвеол предохраняет их не только от ателектазе, но и от внутриальвеолярного отека. В норме онкотическое давление плазмы крови (37 см вод.ст.) складывается из онкотического давления тканевой жидкости (18 см вод.ст.), гидродинамического давления крови (15 см вод.ст.) и давления, обусловленного ПН альвеол (4 см вод.ст.). При дефиците ЛС наблюдается резкое увеличение проницаемости воз- душно-кровяного барьера, нарастает транссудация жидкости из кровеносных капилляров, происходит «затопление» альвеол [40].

Среди основных функций ЛС необходимо также выделить его участие в противоинфекционной защите альвеол, изучению которой в последние годы уделяется особое внимание. Анализируются такие важные аспекты этой проблемы, как:

•выявление элементов противоинфекционной защиты в составе структур внеклеточной выстилки альвеол;

•влияние ЛС на миграцию, созревание и функциональная активность АМ;

•участие легочных ПАВ в работе мукоцилиарного аппарата.

Следует отметить, что участвующие в биомеханике дыхания молекулы ЛС обладают и антиоксидантными свойствами: они защищают от активного кислорода не только собственные структуры, но и клетки АЭ [41]. Важную роль при этом играют вырабатываемые А2 специфичные белки ЛС, активное изучение которых наблюдается в последнее десятилетие.

Биохимический состав сурфактанта

Биохимические исследования во многом прояснили роль структурных липогликопротеидов, формирующих упорядоченные мембраны ЛС и обеспечивающие его молекулярные и функциональные особенности в норме и при патологии [42–44]. Знание молекулярных основ САК имеет

большое прикладное значение, так как способствует созданию искусственных мембран и фармакологических препаратов сурфактанта. Основные представления о составе и структуре ЛС получены при изучении материала бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) экспериментальных животных и человека. Сурфактант млекопитающих представлен комплексом липогликопротеидов, в котором 80–90% приходится на долю липидов: 80% — ФЛ и 5–10% — нейтральных липидов, главным образом холестерина. На долю белков отводится 8–10% (по некоторым данным 5–6%) и углеводов — 2–4% [2].

Фосфолипиды сурфактанта

Основными веществами, составляющими «скелет» САК и способными изменять ПН альвеолы, являются ФЛ [45]. Их характерная особенность — высокая способность к самоорганизации в двухслойные мембраны в водной среде. Именно в виде таких структур ЛС хранится в ОПТ А2. После выхода из клетки ФЛ формируют монослой, в котором гидрофильная часть молекулы (голова) обращена в гипофазу (жидкость), а гидрофобная (хвост) — в воздух. Чем выше концентрация ФЛ в монослое, тем ниже ПН и тем меньшая энергия необходима для расширения альвеолы при вдохе

иее стабилизации при выдохе [46]. Среди ФЛ 70–80% составляет ФХ [47]. Больше половины ФХ представлено его насыщенной формой, имеющей два остатка пальмитиновой кислоты, — дипальмитоилфосфатидилхолином. Один конец его молекулы, содержащий холиновый остаток, является полярным и гидрофильным и связан с гипофазой, другой — содержит остатки пальмитиновой кислоты, неполярный и гидрофобный, и направлен в воздух. По сравнению с другими жирными кислотами пальмитиновая кислота избирательно накапливается в А2 и включается в ФХ в составе ЛС, молекулы которого при сжатии монослоя оказываются плотно упакованными, обеспечивая тем самым его стабильность [48]. Присутствие в составе САК ненасыщенной формы ФХ делает его мембраны более текучими, придает им определенные динамические свойства.

Вбиосинтезе и биогенезе ФХ существенная роль принадлежит таким ферментам, как холинкиназа и холинфосфатцитидилтрансфераза. Последняя существует в виде двух изоформ и кодируется двумя различными генами. Нарушения в их синтезе приводят к ранней гибели плода, так как не происходит формирование полноценных внутриклеточных мембран ЛС [49]. Дипальмитоилфосфатидилхолин синтезируется двумя путями: de novo или в результате ресинтеза из лизофосфатидилхолина.

Механизм ресинтеза предполагает, что «отработанный» ЛС подвергается эндоцитозу в А2

ипоследующему расщеплению ФХ до лизоФХ. Ненасыщенные формы ФХ подвергаются деацилированию кальцийзависимой фосфолипазой А2

109