Что такое мукоцилиарный клиренс?

Мукоцилиарный клиренс является очень важной составляющей механизма защиты наших органов дыхания. Эта система транспортировки слизи способна очищать наши дыхательные пути от посторонних микроорганизмов и бактерий. На данную тему даже издан учебник Криштафович А. А. и Ариэль Б. М. «Рентгенофункциональная характеристика мукоцилиарного клиренса».

В данной статье мы рассмотрим, что собой представляет названный процесс, от чего он зависит и как исследуется. Но сначала необходимо разобраться с тем, как изгоняемая слизь попадает в дыхательную систему человека.

В чем заключается суть этого явления?

Каждый день в наши лёгкие попадает более 15 тысяч литров воздуха (этого объёма достаточно, чтобы заполнить около 1 600 шаров). И даже в самой чистой, нетронутой человеком среде мы всё равно вдыхаем около ста бактерий каждую минуту, а это более 150 тысяч загрязняющих веществ в день. Если дать им волю, то они способны заразить и закупорить всю нашу дыхательную систему.

Но эти чужеродные частицы вирусов и бактерий попадают в чрезвычайно липкий слизистый слой дыхательных путей. Который переносит пойманный неблагоприятный материал в гортань. Этот процесс известен еще как мукоцилиарный клиренс. До сих пор учёным еще не полностью понятна его физиология, поэтому исследования продолжаются. Давайте рассмотрим этот процесс более внимательно.

Итак, мукоцилиарный клиренс - это что такое?

Как происходит процесс очистки дыхательных путей?

Процесс переноса слизи для очистки дыхательных путей от посторонних частиц управляется реснитчатым аппаратом бронхов. Реснички представляют собой небольшие щупальцеобразные структуры, с диаметром примерно в 1 000 раз меньше, чем человеческий волос. Они извиваются в асимметричном ритме.

Путём сканирования изображений электронного микроскопа было обнаружено, что эти структуры выступают из большинства эпителиальных клеток, плотно выстилающих дыхательные пути. Они купаются в водянистой жидкости – перицилиарном слое.

Во время удара реснички выпрямляются и погружаются своими верхушками в слизь, после чего проталкивают её вместе с инородными частицами, прилипшими к ней. Названные структуры, как правило, формируют однонаправленное перемещение слизи путём координированного движения.

Реснички мерцательной клетки имеют двухфазное движение: сначала происходит быстрый эффективный удар, а затем следует медленное возвратное движение. Точный механизм, благодаря которому обеспечивается движение слизи, остается неясным до конца, и на сегодняшний день является предметом интенсивных исследований.

От чего зависит направление движения слизи?

Направление перемещения ресничками слизистого слоя отлично в разных отделах респираторного тракта:

• если процесс происходит в передних концах нижней носовой раковины, то слизь движется по направлению ко входу в нос;
• если же он происходит на задних концах носовой раковины, то слизь движется в сторону ротоглотки;
• из трохеи и бронхов слизистой слой также движется в сторону ротоглотки.

Что собой представляет эпителий дыхательных путей?

Ткань, покрывающая дыхательные пути, представляет собой многорядный мерцательный эпителий. Он состоит из реснитчатых (80%), бокаловидных, продуцирующих слизь, а также недифференцированных клеток. Как правило, все эти клетки должны обновляться каждый месяц.

Каждая реснитчатая клетка на своей поверхности содержит около 200 ресничек очень маленьких размеров (0,2 мкс в толщину и 5-7 мкм в длину). Но не смотря на столь малые размеры, реснички способны перемещать слизистый слой со скоростью до 0,5 мм/сек.

Впервые структуру ресничек охарактеризовали Фоссет и Портер в 1954 году благодаря наблюдениям в электронный микроскоп. Как оказалось, названные образования являются выростами клетки. В их центральной части находится аксонема, которая состоит из 9 дублетов микротрубочек. А в её центре имеется еще две дополнительные микротрубочки (9+2). По всей длине микротрубочек располагаются внутренние и внешние динеиновые ручки, необходимые для преобразования АТФ в механическую энергию.

Ключевая роль в клиренсе

Ключевой ролью в мукоцилиарном клиренсе является не только координированная работа ресничек, но и их частота биения (ЧБР). По некоторым данным она у взрослого человека равна 3-15,5 Гц, у детей ЧБР составляет от 9 до 15 Гц.

Однако некоторые авторы говорят, что данный показатель никак не зависит от возраста. Просто ЧБР в периферических дыхательных путях ниже, чем, например, в трахее, полости носа и бронхах. К замедлению ресничек может привести понижение температуры. Во время экспериментов учёные установили, что реснички максимально активно двигались при температуре в 37 °С.

Вследствие чего могут возникнуть нарушения?

Нарушения мукоцилиарного клиренса могут возникнуть вследствие повреждения механизма защиты слизистой оболочки дыхательных путей. К ним относятся как и врожденные (первичная цилиарная дискинезия), так и приобретенные нарушения (на фоне инфекции). Такие повреждения способны вызвать полную остановку движения ресничек или снижение ЧБР.

Методы исследования

На сегодняшний день изучить состояние мукоцилиарного клиренса (что это, мы уже пояснили) можно различными методами. К таковым относятся:

• угольный тест;
• сахариновый тест;
• радиоаэрозольный метод;
• тест с окрашенными полимерными пленками.

Соскоб со слизистых оболочек также позволяет непосредственно изучить двигательную активность мерцательного эпителия.

Наиболее просто образец мерцательного эпителия можно получить из слизистой оболочки носа. Материал можно взять цитологической щёткой, но удобнее сделать соскоб специальной одноразовой пластиковой ложечкой. Преимуществом этого способа является нетравматичность, а также возможность получить материал из конкретного участка без анестезии.

Состояние функций мерцательного эпителия оценивается следующим алгоритмом:

• сначала исследуют общую картину движения ресничек: сколько в поле зрения подвижных клеток;
• далее подсчитывается средняя и максимальная ЧБР;
• затем оценивают синхронность и амплитуду движения ресничек;
• после этого, благодаря специальным программам, проводят более детальный анализ (число ресничек на клетке, их длина, угол отклонения и т. д.).

Иногда проводят сахариновый тест. Для этого таблетку пищевого сахарина необходимо разделить на четыре части и придать кусочкам округлую форму. Один кусочек сахарина помещается на нижнюю носовую раковину с отступом в см от переднего конца. После этого необходимо засечь время до возникновения сладкого ощущения во рту. Нормой считается время от 10 до 15 минут.

В последнее время очень много внимания уделяется ралиоаэрозольному методу исследования. Он позволяет при помощи специальной гамма-камеры наблюдать за распространением и удалением радио-фармпрепарата, который предварительно ингалируют.

Названный метод позволяет адекватно охарактеризовать состояние клиренса в различных отделах легких. Но внедрить его в практику весьма сложно из-за отсутствия специальных лабораторий, специализированной ингаляционной установки, аэрозолей и обученного персонала. Всё это требует больших финансовых затрат. Помимо этого, не стоит забывать, что лучевая нагрузка весьма неблагоприятно сказывается на организме человека.

Результаты клинических исследований

А каков мукоцилиарный клиренс у детей? Исследования выявили, что у большинства детей с бронхиальной астмой и аллергическим ринитом сахариновое время было нормальным, а иногда даже ускоренным. Средним показателем является 6 минут.

Среднее значение ЧБР у детей с бронхиальной астмой составляло 6-7 Гц, максимальное – около 10 Гц. Сравнение показателей у детей с бронхиальной астмой легкой или средней тяжести заболевания не выявило статически значимых различий.

Исследуя мукоцилиарный клиренс (это явление мы описали) у пациентов с бронхолегочной патологией, было выявлено, что состояние МЦТ зависит от наличия обструкции бронхов, а также от формы воспаления: острой или хронической.

Таким образом, изучения состояния клиренса позволяет выявить наличие и степень выраженности мукоцилиарной недостаточности. Кроме того, это помогает подобрать адекватное лечение, а в заключение провести оценку улучшения мукоцилиарного клиренса путем выбранной терапии.