Кристаллография назального секрета

В последнее время  для оценки МЦТ стали применять  микроскопию выделенных из организма  и нативных клеток мерцательного  эпителия, измеряя частоту биения ресничек с помощью компьютерных программ.

Причиной дисфункции слизистой оболочки носа является загрязнение воздуха пылью, газами, дымом. Кроме того, электронагреватели воздуха, батареи центрального отопления, кондиционеры способствуют распространению в окружающей человека среде мельчайших пылевых частиц, обитающих на них клещей и продуктов их жизнедеятельности. Холодный воздух зимой тоже способствует снижению местной иммунологической резистентности и очистительной способности мерцательного эпителия дыхательных путей. Избыточно сухой или влажный горячий воздух приводит к увеличению вязкости носового секрета и к блоку деятельности ресничек. При нарушении архитектоники полости носа, аномалиях бронхолегочных структур или врожденной патологии реснитчатого эпителия нормальная эвакуация слизи оказывается нарушенной изначально[14].

Вследствие дисфункции слизистой оболочки носа поллютанты задерживаются на ее поверхности, снижается текучесть назальной слизи. Клетки истощаются и высыхают, замедляется их регенерация. В результате этого реснички эпителия, совершая биения с прежней частотой, не могут сдвинуть с места поверхностный слой секрета. Застой его приводит к нарушению дыхательной функции носа и неизбежному инфицированию околоносовых пазух. Кроме того, у больных с сопутствующей патологией нижних дыхательных путей вязкий секрет, помимо угнетения цилиарной активности, может вызвать бронхиальную обструкцию.

Таким образом, МЦТ является важнейшим механизмом самоочищения дыхательных путей, одним из основных механизмов системы местной защиты. Очищение носа от чужеродных частиц и  микроорганизмов происходит благодаря движению ресничек в сторону носоглотки, последующему их проглатыванию и нейтрализации желудочным соком. Осевшие на слизистых оболочках нижних дыхательных путей микроорганизмы выводятся вместе с трахеобронхиальной слизью[20]. Если возбудителю удается преодолеть мукоцилиарный барьер, срабатывают неспецифические механизмы защиты – нейтрофилы и макрофаги, мигрирующие из кровеносного русла и способные уничтожать микроорганизмы путем фагоцитоза, за счет секреторной дегрануляции, продукции активных форм кислорода и оксида азота.

В противовирусных реакциях принимают участие также естественные клетки-киллеры, располагающиеся в  подслизистом слое и тесно связанные  с внутриэпителиальными лимфоидными  элементами. Иммунная защита слизистой  оболочки обеспечивается также гуморальными факторами, среди которых наиболее важную роль играют синтезируемые в ответ на воздействие специфических антигенов секреторные иммуноглобулины[7].

Воспаление слизистых  оболочек сопровождается, как правило, компенсаторным увеличением образования  слизи. Изменяется состав носового секрета: уменьшается содержание воды и повышается концентрация муцинов (нейтральных и кислых гликопротеинов), что приводит к увеличению вязкости носовой слизи. Чем больше вязкость слизи, тем ниже скорость ее перемещения по дыхательным путям. Увеличение вязкости назального секрета способствует повышенной адгезии патогенных микроорганизмов на слизистых оболочках респираторного тракта, что создает благоприятные условия для их размножения. Параллельно с этим уменьшаются бактерицидные свойства носового секрета за счет снижения в нем концентрации секреторного IgA. Кроме того, инфекционные агенты, их токсины оказывают повреждающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей. Присутствующие в дыхательных путях мукоидные штаммы микроорганизмов (синегнойной палочки и др.) повышают вязкость слизи за счет изменения соотношения кислых и нейтральных сиаломуцинов и продукции алгината. Происходит не только нарушение вентиляции, но и снижение местной иммунологической защиты носовой полости с высоким риском развития затяжного или хронического воспалительного процесса. Мерцательный эпителий, вынужденный работать длительное время в неблагоприятных условиях, выделяет большое количества вязкого секрета, агрессивной микрофлоры, подвержен энергетическому истощению и функциональным нарушениям: уменьшению автоматизма, нарушению координации движений ресничек, что называют «усталостью ресничек»[15].

Иммунологическая  защита слизистой оболочки верхних  дыхательных путей.

Специфические защитные механизмы слизистых оболочек, формирующие барьер, предохраняющий макроорганизм от болезнетворного воздействия различной патогенной и условно-патогенной микрофлоры, получили название иммунной системы слизистых, включающей иммунокомпетентные и вспомогательные клетки, иммуноглобулины различных классов, в том числе секреторные, цитокины[1].

В иммунологической защите слизистой оболочки дыхательных  путей выделяют три элемента, образующих две линии защиты. Иммунное исключение ограничивает колонизацию (заселение) эпителия микроорганизмами и сдерживает проникновение чужеродных растворимых антигенов. Первая линия защиты опосредована специфическими антителами совместно с разнообразными неспецифическими антимикробными защитными факторами, такими как муцин, лизоцим, лактоферрин и др. Активность антител внешних секретов определяется главным образом местно-продуцируемыми секреторными SIgA и SIgM, но секреты содержат также значительные количества антител IgG вследствие "просачивания" их через поверхность эпителия. Секреторная составляющая иммунитета занимает центральное место в неотложной защите слизистой оболочки верхних дыхательных путей. Секреторный иммунитет стимулируют в основном живые микробные и корпускулярные антигены (липополисахариды, полиглюканы). Растворимые белковые антигены и гаптены вызывают преимущественно подавление местного (локального) гуморального иммунного ответа (антитела IgG и IgE), а также гиперчувствительности замедленного типа, опосредованной активированными Т-хелперами (CD4 +) 1-го порядка[2].

Иммунная регуляция определяется взаимодействием HLADR-положительных антигенпредставляющих клеток (макрофагов, дендритных клеток, эпителиальных клеток), Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов как внутри эпителия, так и в субэпителиальной строме.

Иммунное очищение (клиренс) выполняет задачу распознавания, инактивации, деструкции, обезвреживания и удаления чужеродного антигенного материала, проникшего сквозь эпителий. В норме живой или мертвый антигенный материал, который избежал иммунного исключения и проник через эпителиальный барьер, подвергается быстрому обезвреживанию и удалению, таким образом формируется вторая линия защиты, обеспечивающая местный иммунитет.

Иммунное очищение определяется как гуморальными, так и клеточно-опосредованными  механизмами, включающими различные  классы антител и разнообразные активированные эффекторные клетки. Вторая линия защиты от патогенов подкрепляется неспецифическими механизмами биологического усиления (амплификации), к которым относятся цитокины, комплемент, естественные киллеры, эозинофилы, нейтрофилы, моноциты/макрофаги, тучные клетки и продуцируемые ими физиологически активные вещества, образующие "второй эшелон защиты". Пусковую роль в активации системы неспецифической защиты играют цитокины, вырабатываемые естественными киллерами и активированными Т-лимфоцитами, и антитела различных классов. Биологические механизмы амплификации, запускаемой при безуспешности удаления антигена в пределах слизистой оболочки, могут приобретать иммунопатологическое значение, выражающееся в гиперчувствительности замедленного типа и/или хронических инфекциях[3].

Иммунологическая защита слизистой оболочки верхних дыхательных  путей определяется в первую очередь  секреторными антителами. В-клетки, входящие в состав местной иммунной системы и отличающиеся способностью экспрессировать J-цепи (компонент секреторного иммуноглобулина), первоначально стимулируются лимфоидной тканью, ассоциированной со слизистой (включая миндалины, аденоиды и другие отделы глоточного кольца Вальдейера). Из этих клеточно-тканевых образований первично стимулированные клетки мигрируют через лимфу и кровь с последующим выходом из сосудистого русла в участки слизистой оболочки носа и околоносовых пазух, где они окончательно дифференцируются в иммуноглобулинпродуцирующие плазматические клетки[4].

Слизистая оболочка носа, околоносовых пазух и среднего уха содержит две принципиально разных популяции иммуноцитов: в первой преобладают продуцирующие IgA (содержащие J-цепи) клетки, представленные в железистых областях, во второй - IgG-продуцирующие клетки, расположенные в строме ниже поверхности эпителия. Первые участвуют в формировании секреторного компонента местного иммунитета, вторые осуществляют реакции иммунного очищения (клиренса). Даже в клинически здоровой слизистой оболочке дыхательных путей гистологически выявляются пятна инфильтрации полиморфно-ядерными лейкоцитами, обычно содержащие незначительное количество IgG-продуцентов. Присутствие этих клеток связывают с постоянным притоком антигенного материала, атакующего восприимчивый поверхностный эпителиальный барьер[5].

Местнопродуцируемые иммуноглобулины  представлены главным образом (65-96%) димерами (Mr 385 кД), содержащими соединительные J-цепи ("joining" chain), и более крупными полимерами IgA, которые получили общее  название полимерный IgA ( pIgA). IgA существует в виде двух изоформ: IgA1 и IgA2, различающихся по антигенным, физико-химическим и функциональным свойствам. До 65% IgA во внешних секретах слизистых оболочек человека принадлежит к IgA2 изотипу. Слизистая оболочка носа и бронхов вырабатывает преимущественно (75-90%) антитела IgA1 изотипа. Мономерные субъединицы pIgA связаны вместе с помощью межсубъединичных дисульфидных связей и богатого цистеином полипептида, называемого J-цепь (Mr ~ 16 кД). Содержащий J-цепи полимерный pIgA избирательно транспортируется через клетки секреторного эпителия посредством базолатерального экспрессированного на железистых клетках белкового рецептора, называемого трансмембранным секреторным компонентом или pIgR-рецептором. Секреторный компонент комплекса представляет собой сильно гликозилированный белок (Mr ~ 70 кД), который, помимо транспортной функции, обусловливает устойчивость секреторных антител к действию протеолитических ферментов. Секреторный компонент позволяет секреторным антителам проявлять свою биологическую активность в средах с высоким содержанием протеолитических ферментов, в том числе и в воспалительных экссудатах[2].

Полимерный IgA способен более эффективно нейтрализовать вирусы, бактериальные  токсины, ферменты и агглютинировать  бактерии по сравнению с мономерной формой IgA. Секреторный SIgA блокирует адгезию широкого спектра микроорганизмов к эпителиальным клеткам поверхности слизистой оболочки за счет углеводспецифических взаимодействий, не зависящих от специфичности молекулы IgA. Эффект SIgA в большой степени зависит от состояния нормальной микрофлоры, колонизирующей поверхность слизистой оболочки, и содержания во внешних секретах антимикробных веществ, таких как лактоферрин, лактопероксидаза, лизоцим и др. SIgA принимает участие в регуляции иммунного ответа, усиливая антибактериальную активность фагоцитов[1].

В верхних дыхательных путях  синтезируется и IgM, но в очень  малых количествах. Поэтому в  носовых и бронхиальных секретах концентрация IgA более чем в 100 раз  превышает содержание IgM. Пентамерный IgM, как и полимерный pIgA, содержит J-цепи, вследствие чего подобно SIgA транспортируется эпителиальным транспортом, образуя секреторный SIgM. В гуморальной составляющей местного иммунитета наблюдается широкий спектр индивидуальных различий. У больных с избирательным дефицитом IgA недостаток SIgA может удовлетворительно замещаться "компенсаторными" защитными антителами IgM[2].

Секреторные антитела (SIgA и SIgM) осуществляют свои биологические функции в  слое слизистого секрета муцина, подавляя колонизацию эпителия инфекционными агентами и сдерживая приток растворимых антигенов. Этот тип секреторного иммунитета слизистых представляет собой первую линию гуморальной защиты и обозначается термином "иммунное исключение", поскольку он предупреждает попадание чужеродных антигенов во внутреннюю среду организма и их взаимодействие с иммунной системой ограничивается поверхностью слизистых и кожных покровов[3].

В нормальной слизистой  оболочке верхних дыхательных путей  не обнаружено существенного IgG иммунного  ответа. IgG, будучи компонентом системного генеза в составе местной гуморальной защиты, способен принимать участие в первичной защите слизистой оболочки путем иммунного исключения. Относительно высокие концентрации IgG в носовом секрете здоровых людей обусловлены преимущественно просачиванием IgG плазменного происхождения из интерстициальной тканевой жидкости через поверхность эпителия. Секрет околоносовых пазух здоровых людей содержит значительно больше IgG, чем IgA, поскольку слизистая оболочка имеет малое количество серозных желез, необходимых для выработки SIgA, в то время как местный кровоток высокоэффективен и обеспечивает приток циркулирующих антител, помимо местных IgG-продуцентов. Слизистая оболочка среднего уха вырабатывает IgA, секреторный компонент и IgG в культуральных условиях. В секрете среднего уха обнаружены В- и Т-лимфоциты, нейтрофилы, макрофаги, тучные клетки, IgG, секреторный IgA и секреторный компонент, IgM, IgE. Полагают, что пул антител секрета среднего уха имеет смешанное происхождение. Он формируется за счет местного (автономного) образования в слизистой оболочке среднего уха, носоглоточного секрета и транссудации плазмы крови[2].

Вторая линия иммунной защиты формируется в слизистой  оболочке посредством осуществления  иммунного очищения (клиренса, элиминации), включая местную продукцию IgG, способного ограничить распространение чужеродных антигенов. IgG фиксируются антигенсвязывающим центром на корпускулярных объектах и, таким образом, опсонизируют микроорганизмы. Нейтрализующее действие антител осуществляется в присутствии макрофагов, нейтрофилов и комплемента. Сочетание нейтрофилов с опсонинами создает условия для более эффективной реализации антимикробных функций нейтрофилов. Наиболее часто в качестве опсонинов для нейтрофилов выступают IgG антитела, при этом образуется один из самых прочных барьеров для гноеродных бактерий[3].

В носовых секретах здоровых лиц обнаруживаются следовые количества IgE и IgD плазменного происхождения, которые  поступают в секреты путем  пассивной диффузии подобно IgG. Местная продукция IgE редко встречается в слизистой оболочке дыхательных путей, но сенсибилизированные этим классом иммуноглобулинов тучные клетки обычны как в соединительной ткани, так и в эпителии слизистой оболочки больных аллергическими заболеваниями[2].