Sách dịch. Các nguyên lý Y học Hô hấp 8e. CHƯƠNG 22. Các Cơ chế Phòng vệ của Phổi

Sách dịch: CÁC NGUYÊN LÝ Y HỌC HÔ HẤP, ẤN BẢN THỨ 8
Dịch và chú giải: Ts.Bs. Lê Nhật Huy, Ths.Bs. Lê Đình Sáng

Chương 22. Các Cơ chế Phòng vệ của Phổi
Lung defense mechanisms
Steven E. Weinberger MD, MACP, FRCP, Barbara A. Cockrill MD and Jess Mandel MD, MACP, FRCP
Principles of Pulmonary Medicine, 22, 265-274

MỤC LỤC CHƯƠNG

Trong quá trình trao đổi hàng nghìn lít không khí mỗi ngày để hấp thu $O₂$ và thải trừ $CO₂$, phổi phải tiếp xúc với vô số vi sinh vật và các chất lạ theo không khí hít vào. Một số trong đó có khả năng gây hại; một số khác tương đối vô hại. Không khí hít vào không phải là nguồn vật chất lạ duy nhất. Dịch tiết từ miệng và hầu họng thường bị hít sặc vào cây khí phế quản, đặc biệt là trong khi ngủ, ngay cả ở những người khỏe mạnh. Vô số những “kẻ xâm nhập” lạ đối với phổi này có lẽ được phân loại tốt nhất thành ba nhóm chính: các hạt nhỏ, các khí độc, và vi sinh vật. Bởi vì vùng hầu họng có rất nhiều vi khuẩn, dịch tiết bị hít sặc là một nguồn vi khuẩn không mong muốn xâm nhập vào đường thở đặc biệt quan trọng.

Để tự bảo vệ khỏi các vật chất hít vào có khả năng gây độc, hệ hô hấp đã phát triển các cơ chế bảo vệ phức tạp có thể được hình dung như các nhóm thành phần khác nhau. Mỗi thành phần dường như có một vai trò riêng biệt, nhưng có một mức độ dư thừa và tương tác rất lớn giữa các thành phần khác nhau. Việc nhu mô phổi ở đoạn xa thường không bị nhiễm trùng là một minh chứng cho hiệu quả của hệ thống phòng vệ. Tuy nhiên, các cơ chế bảo vệ có thể bị phá vỡ, dẫn đến nhiễm trùng đường hô hấp. Sự phá vỡ hệ thống phòng vệ như vậy có thể xảy ra do một số bệnh lý nhất định, một lượng lớn vi sinh vật xâm nhập áp đảo một ký chủ bình thường, một sinh vật có độc lực đặc biệt mạnh, hoặc thường là hậu quả của các phương pháp điều trị y tế làm suy yếu hệ miễn dịch.

Trước khi thảo luận về các rối loạn nhiễm trùng của hệ hô hấp trong Chương 23 đến 27, điều thích hợp là trước tiên xem xét cách phổi tự bảo vệ khỏi các tác nhân nhiễm trùng mà nó tiếp xúc. Mặc dù chương này tập trung vào các cơ chế bảo vệ chống lại nhiễm trùng, các cơ chế phòng vệ chống lại các chất không nhiễm trùng, đặc biệt là các hạt hít vào, cũng được đề cập. Các loại cơ chế phòng vệ chính sẽ được thảo luận bao gồm (1) các yếu tố vật lý hoặc giải phẫu liên quan đến sự lắng đọng và thanh thải các vật chất hít vào, (2) các peptide kháng khuẩn, (3) các tế bào thực bào và tế bào viêm tương tác với vật chất hít vào, và (4) các đáp ứng miễn dịch thích ứng, phụ thuộc vào sự tiếp xúc trước đó và nhận diện vật chất lạ. Chương này tập trung vào các khía cạnh của hệ thống phòng vệ của ký chủ đặc hiệu cho phổi và sau đó tiếp tục với một cuộc thảo luận về một số cách hệ thống này bị phá vỡ, dẫn đến việc không thể xử lý vi sinh vật và tăng nguy cơ mắc một số loại nhiễm trùng đường hô hấp. Chương này kết thúc bằng cách xem xét ngắn gọn cách chúng ta có thể kích hoạt hoặc tăng cường các đáp ứng miễn dịch đặc hiệu thông qua tiêm chủng, từ đó nâng cao khả năng phòng vệ chống lại các mầm bệnh hô hấp được chọn lọc.

CÁC YẾU TỐ VẬT LÝ HAY GIẢI PHẪU

Con đường từ miệng hoặc mũi xuống đến các phế nang đòi hỏi không khí hít vào phải đi qua một loạt các đường thở phân nhánh liên tiếp. Dòng chảy tầng của không khí qua đường thở trở nên hỗn loạn hơn tại các điểm phân nhánh (dưới cựa khí quản – subcarinae), do đó tăng cường sự lắng đọng của các hạt trên bề mặt niêm mạc phế quản tại các vị trí này. Do đó, các hạt hít vào thường lắng đọng tại nhiều điểm khác nhau dọc theo đường thở, không bao giờ đến được vùng xa nhất của phổi là các khoang phế nang. Kích thước của tiểu phân là một yếu tố quyết định quan trọng đến sự lắng đọng dọc theo đường thở và do đó ảnh hưởng đến khả năng một tiểu phân đến được nhu mô xa. Khi một tiểu phân hít vào có đường kính lớn hơn $10μm, nó có khả năng lắng đọng ở vị trí cao trong đường hô hấp trên (ví dụ, trong mũi). Đối với các hạt có đường kính từ 5 đến $10μm, sự lắng đọng có xu hướng xảy ra ở vị trí thấp hơn, trong khí quản hoặc các đường dẫn khí, nhưng không xuống đến mức của các đường thở nhỏ và phế nang. các hạt có khả năng đến nhu mô phổi xa nhất có kích thước từ 0,5 đến $5μm. Nhiều vi khuẩn nằm trong phạm vi kích thước này, vì vậy sự lắng đọng dọc theo đường thở không hiệu quả lắm trong việc loại trừ vi khuẩn khỏi đường hô hấp dưới. Tuy nhiên, các hạt bụi lớn và các vật chất hít vào khác được ngăn chặn hiệu quả không cho đến nhu mô phổi xa nhờ vào kích thước của chúng. Đáng chú ý, kích thước mục tiêu cho các hạt của thuốc hít, chẳng hạn như thuốc giãn phế quản, là dưới 5 µm để thuốc có thể đi qua các đường dẫn khí và đến được vùng phổi xa hơn.

Khi các hạt lắng đọng trong khí quản hoặc phế quản, hai quá trình chính, ho và vận chuyển nhầy-lông chuyển, chịu trách nhiệm cho việc loại bỏ vật lý các hạt này khỏi đường thở. Ho là một cơ chế bảo vệ quan trọng, thường được kích hoạt bởi sự kích thích của các thụ thể kích thích đường thở, vốn nổi bật nhất ở các đường thở gần và được kích hoạt bởi các vật chất lạ hít vào hoặc hít sặc. Sự tăng tốc nhanh và tốc độ dòng khí cao đạt được nhờ một cơn ho thường có hiệu quả trong việc làm sạch các vật chất lạ gây kích ứng khỏi đường thở.

Thuật ngữ vận chuyển nhầy-lông chuyển hay thanh thải nhầy-lông chuyển đề cập đến một quá trình trong đó các sóng phối hợp của các lông chuyển đập di chuyển một lớp chất nhầy (và bất kỳ vật chất nào bị giữ lại trong chất nhầy) lên dần dọc theo cây khí phế quản. Từ khí quản xuống đến các tiểu phế quản hô hấp, lớp tế bào biểu mô bề mặt nhất lót đường thở có các lông chuyển nhô ra lòng đường thở. Các lông chuyển này có cấu trúc giống hệt với các lông chuyển được tìm thấy ở những nơi khác trong cơ thể, bao gồm các vi ống dọc với một cấu trúc đặc trưng. Cụ thể, mặt cắt ngang của lông chuyển cho thấy hai vi ống trung tâm được bao quanh bởi chín cặp vi ống được sắp xếp xung quanh ngoại vi (Hình 22.1). Các tay đòn nhỏ nhô ra từ mỗi cặp vi ống, được gọi là tay đòn dynein, rất quan trọng đối với chức năng co của các vi ống và do đó đối với sự chuyển động của lông chuyển.

Sự chuyển động của các lông chuyển trên một tế bào cụ thể và sự chuyển động giữa các tế bào được phối hợp một cách đáng kinh ngạc, tạo ra các “sóng” chuyển động của lông chuyển thực sự. Cách chính xác một mô hình chuyển động của lông chuyển như vậy được phối hợp từ tế bào này sang tế bào khác hoặc thậm chí trong cùng một tế bào vẫn chưa được biết đầy đủ. Chuyển động dạng sóng này thực hiện việc di chuyển lớp chất nhầy phủ bên trên theo hướng về phía đầu (tức là, từ các phần xa đến các phần gần hơn của cây khí phế quản) với tốc độ đáng kinh ngạc ước tính từ 6 đến 20m˜m/phuˊt trong khí quản. các hạt hít vào bị giữ lại trong lớp chất nhầy cũng được vận chuyển lên trên và cuối cùng được khạc ra hoặc nuốt vào.

Hai lớp tạo nên lớp màng nhầy bao bọc các tế bào biểu mô. Ngay sát các tế bào là lớp sol, nơi các lông chuyển định vị. Lớp sol dạng nước này chứa một số phân tử trong dung dịch là một phần của hệ miễn dịch bẩm sinh và được thảo luận trong phần “Peptide kháng khuẩn”. Phía trên lớp sol là lớp gel nhớt hơn, được sản xuất bởi cả các tuyến nhầy dưới niêm mạc và các tế bào hình đài. Lớp gel nhớt nổi trên lớp sol và được đẩy theo hướng về phía đầu khi các lông chuyển đập tự do hơn trong lớp sol ít nhớt hơn.

Hình 22.1 *Sơ đồ mặt cắt ngang của lông chuyển. Cho thấy hai vi ống trung tâm và chín cặp vi ống ngoại vi. Một tay đòn dynein nhô ra từ mỗi cặp đôi ngoại vi, và các liên kết nexin cùng các nan hoa hướng tâm tạo ra các kết nối bên trong cấu trúc vi ống. *

PEPTIDE KHÁNG KHUẨN

Lớp sol chứa một số chất quan trọng trong miễn dịch bẩm sinh. Hệ miễn dịch bẩm sinh có thể được coi là một hệ thống tác động nhanh, sẵn sàng bảo vệ phổi một cách nhanh chóng mà không cần sự mẫn cảm trước đó và lý tưởng nhất là tránh kích hoạt hệ miễn dịch thích ứng (thảo luận trong phần “Các Đáp ứng Miễn dịch Thích ứng”). Ngoài việc thanh thải nhầy-lông chuyển, hệ miễn dịch bẩm sinh bao gồm các phân tử nhỏ, protein, và các tế bào có khả năng đáp ứng với các hạt hít vào mà không cần bất kỳ sự tiếp xúc trước đó với tiểu phân. Các phân tử này thường được bảo tồn cao trong quá trình tiến hóa và có mặt ở nhiều loài không xương sống cũng như ở người. Chúng có thể tương tác ngay lập tức với vi sinh vật thông qua các thụ thể nhận dạng mẫu được kích thích bởi các cấu trúc được bảo tồn trên vi khuẩn, và chúng có thể tác động trực tiếp để tiêu diệt kẻ xâm nhập và khởi đầu một đáp ứng miễn dịch bổ sung của ký chủ. Đáp ứng miễn dịch bẩm sinh cung cấp một tuyến phòng thủ đầu tiên nhanh chóng, hiệu quả về năng lượng, với sự chồng chéo rộng rãi trong các hoạt động. Có nhiều thành phần của miễn dịch bẩm sinh trong phổi và hơn 2000 peptide kháng khuẩn tự nhiên. Một mô tả đầy đủ nằm ngoài phạm vi của chương này; tuy nhiên, độc giả quan tâm được giới thiệu đến các bài tổng quan sâu sắc được liệt kê trong phần Đọc thêm. Chương này tập trung vào một vài trong số các phân tử được mô tả rõ nhất: lysozyme, lactoferrin, defensin, collectin (protein surfactant A [SP-A] và protein surfactant D [SP-D]), và immunoglobulin (Ig)A.