Κάθαρση, τραχειοβρογχική

Εφ΄όσον το τραχειοβρογχικό δένδρο αποτελείται από ποικίλης διαμέτρου βρόγχους, σωματίδια διαφορετικού μεγέθους μπορεί να καθηλώνονται σε άλλοτε άλλη περιοχή. Η διαμερισμένη ύλη που καθηλώνεται σε αρκετή ποσότητα και επί παρατεταμένο διάστημα στο τραχειοβρογχικό δένδρο ενδέχεται να προκαλέσει βρογχόσπασμο, αλλεργικές αντιδράσεις, αποφρακτικά νοσήματα, βρογχίτιδα, ακόμη και καρκίνο, εάν πρόκειται για παρατεταμένη εισπνοή καρκινογόνων ουσιών. Η κατακράτηση της καθηλωμένης ξένης ύλης στην περιοχή αυτή διαφέρει από άτομο σε άτομο και επηρεάζεται από άλλους ενδογενείς, όπως οι ανατομικές ανωμαλίες ή εξωγενείς, όπως το κάπνισμα, παράγοντες. Είναι σαφές, ότι όσο ταχύτερα ολοκληρώνεται η κάθαρση στο τραχειοβρογχικό δένδρο, τόσο λιγότερος χρόνος διατίθεται στα εισπνεόμενα σωματίδια για την ανάπτυξη ανεπι­θύ­μη­της δραστηριότητας και πρόκληση βλάβης. Εάν παρακαμφθεί η ρινική οδός εισπνοής μιας αεροσόλης, λόγω στοματικής αναπνοής, όπως πχ., κατά το κάπνισμα ή περιόδους εντατικής σωματικής καταπονήσεως ή ακόμη και επί διασωληνώσεως, η διήθηση και παγίδευση των μεγαλύτερων σωματιδίων στη ρινική κοιλότητα καταργείται και μεγαλύτερη αναλογία των σωματιδίων αυτών προωθούνται προς το τραχειοβρογχικό δένδρο. Το τραχειοβρογχικό δένδρο διαθέτει δραστικούς μηχανισμούς καθάρσεως. Η βλεννοκροσσωτή συσκευή αποτελείται από κροσσωτό επιθήλιο, που καλύπτεται από ένα δίφυλλο στρώμα βλέννης επί της οποίας προσκολ­λώνται εισπνεόμενα σωματίδια και εφ΄όσον είναι αδιάλυτα και αδρανή ή μερικώς διαλυτά μετα­φέ­ρονται προς τη γλωττίδα, από όπου αποβάλλονται με το βήχα ή καταπίνονται. Η ταχύτητα μετακινήσεως της βλέννης είναι μικρή στους μι­κρούς, περιφερικούς βρόγχους και μεγαλύτερη στους κεντρικότερους αερα­γωγούς. Η γραμμική ταχύτητα μετακινήσεως της βλέννης στην ανθρώπινη τραχεία είναι περίπου 2.5 cm/min, αλλά πολλοί ερευνητές πιστεύουν ότι είναι μικρότερη (4.7-5.9 mm/min). Το βάθος εναποθέσεως των σωματιδίων εξαρτάται από το μέγεθός του. Μόνο μικρά σωματίδια προωθούνται σε βαθύτερες περιοχές του τραχειοβρογχικού δένδρου. Έτσι, η κάθαρση των μι­κρών σωματιδίων είναι βραδύτερη συγκριτικά με τα μεγαλύτερα σωμα­τί­δια τα οποία κατακρατούνται κατά κύριο λόγο στους κεντρικότερους βρόγ­χους, όπου η μετακίνηση της βλέννης είναι πολύ ταχύτερη. Κατά πειρα­μα­τικές πληροφορίες, η κάθαρση στους μεγάλους αεραγωγούς συντελείται σε διάστημα 0.5 ώρας ενώ στους ενδιάμεσους σε 2.5 ώρες και στους μικρούς περιφερικούς αεραγωγούς απαιτούνται 5 και περισσότερες ώρες. Παρά το γε­γονός ότι έχουν βεβαιωθεί ατομικές διακυμάνσεις στους ρυθμούς καθάρ­σεως, εισπνεόμενες ύλες με σχετικά μικρούς δείκτες διαλυτότητας συνήθως δεν παραμένουν στο τραχειοβρογχικό δένδρο για διάστημα μεγαλύτερο των 24 ωρών |κυψελιδικά μακροφάγα|

ΔΥΣΜΕΝΕΙΣ ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΩΝ ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ [βλέπε: ρινοφαρυγγική κάθαρση]
ΑΙΩΡΟΥΜΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ και σκόνη. Οργανικά και ανόργανα συστατικά
ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Τα αερογενή σωματίδια στο περιβάλλον μας, από κοινού τους περιβαλλοντικούς ρύπους που προσλαμβάνουμε με την τροφή, όπως και από το δέρμα, συνιστούν ένα ολοκληρωμένο σύστημα δυνητικά βλαπτικών παραγόντων. Οι βιολογικές επιδράσεις των βλαπτικών, περιβαλλοντικών παραγόντων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό, από την ανατομική εντόπιση που καθηλώνονται. Στην περίπτωση των αερογενών σωματιδίων, το φυσικό μέγεθος των σωματιδίων είναι ο κρίσιμος παράγοντας, από τον οποίο καθορίζεται σε ποιό βάθος στο τραχειοβρογχικό δένδρο θα καθηλωθούν τα αερογενή σωματίδια [βλ.: αεροδυναμική διάμετρος]. Ενώ τα αδρά σωματίδια (Ø>1 μm) καθιζάνουν στη ρινική κοιλότητα, παγιδευόμενα από τις τρίχες της και καθηλούμενα στις κόγχες, λόγω της στροβιλώδους ροής, που υποχρεώνεται, για αυτό το λόγο, να πάρει ο αέρας κατά την εισπνοή, τα λεπτά σωματίδια (Ø<1μm) και τα υπερλεπτά (Ø<0.1 μm) μπορεί να προωθηθούν βαθειά στο τραχειοβρογχικό δένδρο και ακόμη να φτάσουν στο βοτρυδιακό επίπεδο, όπου λαμβάνει χώρα η ανταλλαγή αερίων με το αίμα της πνευμονικής κυκλοφορίας. Ανάλογα με τη χημική του σύσταση και τα μορφολογικά χαρακτηριστικά τους, τα εισπνεόμενα σωματίδια μπορεί να προκαλέσουν καταστροφικές βλάβες, όπως το οξειδωτικό stress και η φλεγμονή, που εξελισσόμενες, μπορεί να καταστείλουν την ικανότητα του οργανισμού στην αναγέννηση, κι, έτσι, να προκληθούν καρδιαγγειακές και πνευμονικές παθήσεις. Μικρά, αδιάλυτα σωματίδια μπορεί να μετατοπίζονται σχεδόν σε κάθε όργανο μέσα στον οργανισμό κι έτσι, εισφέρουν σε μια πολύπλοκη αλληλουχία παθογενετικών δράσεων.
ΑΕΡΟΛΥΜΑΤΑ [αεροσόλες] ΚΑΙ ΡΥΠΑΝΣΗ ΤΗΣ ΑΤΟΣΦΑΙΡΑΣ
Ο ορισμός 'αερόλυμα' χρονολογείται από τις αρχές του 20ου αιώνα για να δηλώσει σωματίδια (διαμερισμένη ύλη) αιωρούμενα στην ατμόσφαιρα. Το φυσικό μέγεθος ενός αιωρούμενου σωματιδίου υπαγορεύει τη συμπεριφορά του στην ατμόσφαιρα, το μήκος τηα ζωής του, τις σχετικά με τις κλιματολογικές συνθήκες επιδράσεις του, όπως η διάσπασή του στο φώς, η απορρόφηση, και ο σχηματισμό νέφους, καθώς, ιδίως, επίσης, η ζώνη διεισδύσεως στο αναπνευστικό σύστημα. Με τον όρο επιμερισμένη ύλη (:particle material) περιγράφονται σωματίδια, συγκεκριμένης διαμέτρου, ώστε να είναι εισπνεύσιμα, αν και συνήθως με τον όρο ΡΜ περιγράφεται η συνολική μάζα όλων των σωματιδίων κάτω από μια ορισμένη διάμετρο. Οι ειδικοί προτιμούν να διαχωρίζουν τα αιωρούμενα σωματίδια ως αδρά ΡΜ (Ø>1 μm), τα οποία κυρίως παράγονται με μηχανικό τρόπο, λεπτά (Ø<1 μm), τα οποία προέρχονται από διεργασίες συμπυκνώσεως, συσσωματώσεως και διεργασίες υγράς φάσεως. Ο όρος υπέρλεπτα σωματίδια (Ø< 0.1 μm), στα οποία, κυρίως, περιλαμβάνονται ενδιάμεσα ιόντα. Ο σχετικά νέος όρος 'νανοσωματίδια' (Ø~50 nm) που χρησιμοποιούνται σε νέους επιστημονικούς τομείς της επιστήμης των υλικών και της μοριακής Ιατρικής, αναφέρονται σε σωματίδια και διεργασίες σε ατομικό και μοριακό επίεπδο.

ο ρόλος των επιθηλιακών κυττάρων των αεραγωγών στην κάθαρση. Όπως είναι γνωστό, τα επιθηλιακά κύτταρα επαλείφουν τα διάφορα τμήματα του οργανισμού και οριοθετούν το εσωτερικό περιβάλλον (mlieu interieur, κύτταρα αίμα και διάμεσο υγρό) με τμήματα, τα οποία έρχονται σε απφή με τον εξωτερικό κόσμο (το ΓΕΣ, το ουροποιητικό και, ιδίως, το αναπνευστικό σύστημα). Τα επιθηλιακά κύτταρα εμπλέκοντασι, ειδικότερα, στην μετακίνηση ουσιών από το ένα από τα ποραναφερόμενα τμήματα προς το άλλο, χρησιμοποιώντας, προς τούτο, ενέργεια, που αποκτούν από τη φωσφορυλίωση του ATP. Η ενεργός μεταγωγή ιόντων κατά μήκος του επιθηλίου των αεραγωγών οδηγεί την κάθαρση υγρών από τους αεραζωγούς. Υγρό εμφανίζεται στους αεραγωγούς, λόγω παθητικής εξόδου απότα πνευμονικά τριχοειδή με δυνάμεις υδροστατικής πιέσεως. η εκκρινόμενη ποσότητα είναι, σχετικά, σταθερή, επειδή η υδροστατική πέιση στα τριχοειδή και η διαπερατότητα των επιθηλιακών κυττάρων παραμένουν σχετικά σταθερές, εκτός κι αν έχουν εγκατασταθεί παθολογικές συνθήκες, κατά τις οποίες είτε η πίεση των πνευμονικών αγγείων είναι αυξημένη (πνευμονική κυκλοφορία) ή η διαπερατότητα των επιθηλίων έχει διαταραχθεί (Σύνδρομο οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας). Το ποσόν του υγρού στις επιφάνειες των αεραγωγών, επομένως, είναι αποτέελσμα της ισορροπίας μεταξύ του ρυθμού με τον οποίο το υγρό εκρέει παθητικά στον αυλό τους και του ποσού που αυτό επαναρροφάται ενεργητικά. Εφόσον η επαναρρόφηση του υγρού εξαρτάται από την μεταγωγή ιόντων, η ρύθμισή της παριστά τον μηχανισμό μέσω του οποίου ρυθμίζεται το ποσόν που επαλείφει τα τοιχώματα κάθε αεραγωγού. 
η διακυτταρική οδός. H δια των επιθηλιακών κυττάρων μεταγωγή ιόντων από την μικροκυκλοφορία στον αυλό των αεραγωγών τελείται μέσω πολώσεως των κυττάρων, καθώς οι πρωτεΐνες στις κορυφές των κυττάρων (διαμετώπιση των αεραγωγών) και στις βάσεις (διαμετώπιση της αιματικής φάσεως) είναι διαφορετικές. Η πόλωση αυτή προάγει τη ροή Νa+ από τον αυλό των τριχοειδών στο διάμεσο χώρο.

Η μεταγωγή Na+ δια του επιθηλιακού κυττάρου μπορεί να ειδωθεί ως μια εξέλιξη τεσσάρων βημάτων:
βήμα 1. ενεργητική εξώθηση Νa μέσω της ATPάσης από τα κύτταρα στο διάμεσο ιστό. Η δράση αυτή δημιουργεί χαμηλή συγκέντρωση Νa+ εντός των κυττάρων, έτσι, ώστε το Na+ κινείται από τον αυλό στο εσωτερικό του κυττάρου μέσω διαφόρων διαύλων Νa+ (ΕNaC). Η συνέπεια της ενδοκυττάριας μετακινήσεως Na (λόγω περίσσειας Νa+ στο διάμεσο χώρο) προάγει το βήμα 2.
βήμα2. κίνηση ανιόντων, για την αποκατάσταση της ηλεκτρικής ισορροπίας (δίαυλοι Cl-) H συγκέντρωση Να και χλωρίου στο διάμεσο χώρο παράγει κλίση της ωσμαοτικής πιέσεως, από τον αυλό προς τον διάμεσοι χώρο, με αποτέλεσμα την κίνηση ύδατος (βήμα 3). Τελικά, η συγκέντρωση άλατος και νερού στο διάμεσο χώρο επάγει τη μαζική ροή διαλυτών και νερού εντός των πνευμονικών τριχοειδών. Η χαμηλή συγκέντρωση ΝΑ που παράγεται από την (Na,K)-ATPάση επίσης εισφέρει στην παροχή της ενέργειας που χρειάζεται για την μεταγωγή άλλων (δίαυλοι Καλίου, φωσφόρου) ιόντων. Η διακυτταρική, εν γένει, οδός διαπερνάει 2 μεμβράνες, αλλά από κάθε μενβράνη περνούν διαφορετικά ιόντα.  

η παρακυτταρική οδός. Απουσία οποιασδήποτε άλλης εξελίξεως, καθώς το νερό ακολουθεί το νάτριο και τα ανιόντα δια τουεπιθηλίου, ο όγκος του υγρού που παραμένει στον αυλό του αεραγωγού πρέπει να μειώνεται. Επομένως, η συγκέντρωση οποιουδήποτε διαλύματος που δεν έχει ειδικά μεταφερθεί μέσω της διακυτταρικής οδού θα αυξηθεί. Με την αύξηση της συγκεντρώσεως στο αυλό, προκαλείται κλίση συγκεντρώσεως μεταξύ των δύο όψεων των διακυτταρικών συνδέσεων. Επιπλέον, εάν οι διακυτταρικές συνδέσεις είναι διαπερατές στην υπό μελέτη ουσία, τότε η ουσία αυτή θα διαχυθεί από τον αυλό στο διάμεσο χώρο. Αυτό, πράγματι, συμβαίνει για μερικά ιόντα, όπως το να΄τριο, το κάλιο, το χλώριο, και το μαγνήσιο. Η επαναρροφούμενη ποσότητα εξαρτάται από την διαπερατότητα των στερρών διακυτταρικών συνδέσεων.  Ενόσω τα ιόντα ωθούαι όχι μόνο από τη διαφορά δυναμικών, αλλ΄επίσης από τα δυναμικά των συγλκεντρώσεών τους, το διεπιθηλιακό βολτάζ, παίζει, επίσης, ενεργό ρόλο. Ο αυλός τωνα εραγγω΄ν είναοι φορτισμένοπς αρνητικά, σχετικά με το διάμεσο χώρο, και ευνοεί την παρακυτταρική απορρόφηση ανιόντων, ενώ μξιεώνει την απορρόφηση κατιόντων. Λόγω της παρακυτταρικής οδού μεταγωγής, η μεταφορά ιόντων δια των επιθηλίακών κυττάρων των αεραγωγών, μπορεί να επιφέρει μικρή -μόνο- κλίση συγκεντρώσεων. οποιαδήποτε σημαντική μείωση της συγκεντρώσεως στον αυλό των αεραγωγών, σχετικά με το διάμεσο χώρο, απολήγει σε διαρροή πίσω στον ατον αυλό, τόσο γρηγορότερα, όσο γρήγορα αποβάλλεται η ουσία.

Το επιθήλιο έχει σταθερή παθητική διαπερατότητα σε κάθε ουσία, συνήθως μέσω των διακυτταρικών του συνδέσεων, τέτοιου βαθμού, ώστε μια μεγάλη κλίση συγκεντρώσεως μεταξύ του διαμέσου χώρου και του αυλού απολήγει σε μεγάλη, παθητική εισροή. Στην περίπτωση του νατρίου, π.χ., οι διακυτταρικές συνδέσεις του κυψελιδικού επιθηλίου είναι αρκετά διαπερατές στο νάτριο. Καθώς το νάτριο διηθείται προς το διάμεσο χώρο, αυξάνεται εκεί η συγκέντρωσή του, κι έτσι, δημιουργείται κλίση συγκεντρώσεως μεταξύ διαμέσου χώρου και αυλού, που κινητοποιεί την αντίθετη μετακίνηση πάλι πίσω μέσω των διακυτταρικών συνδέσεων προς τον αυλό των αεραγωγών. Το πλείστον του νατρίου κινείται προς το αίμα, συμπληρώνοντας το στόχο της επαναρροφήσεως, αν και ένα μέρος του διαρρέει, πάλι πίσω, προς προς τον αυλό. Όταν η συγκέντρωση του νατρίου φτάσει σε αρκετά υψηλή συγκέντρωση, η κλίση συγκεντρώσεως μεταξύ του διαμέσου χώρου και του αυλού των αεραγωγών, ωθεί το νάτριο, πάλι πίσω, μέσω των διακυτταρικών συνδέσεων, μέσω της διακυτταρικής οδού από τον αυλό στο διάμεσο χώρο. Η διαρροή μέσω της διακυτταρικής και παρακυτταρικής οδού είναι μεγάλη, αλλά η 'καθαρή' μεταφορά είναι μηδενική, καθώς το σύστημα έχει επιτύχει τη μεγίστη κλίση, προς τα όριά του.
Το ίδιο ισχύει και με άλλα ιόντα, ιδίως με το χλώριο. η μεταγωγή νατρίου παράγει μια τάση ωθήσεως χλωρίου, χωρίς να εγκαθίσταται, εν τούτοις, σημαντική κλίση συγκεντρώσεως, επειδή το χλώριο έχει την τάση να διαρρέει πίσω δια των διακυτταρικών συνδέσεων με την ίδια ταχύτητα που ωθείται στο διάμεσο χώρο.


Έτσι, ακόμη και μεγάλες μεταβολές στην μεταγωγή ιόντων, θα προκαλέσουν ελάχιστες μεταβολές στο ποσό του ενδοκυψελιδικού υγρού. Παρομοίως, η αύξηση στη διαπερατότητα των διακυτταρικών συνδέσεων με ταυτόχρονη αύξηση στης εκκρίσεως άλατος και νερού, θα αντιρροπιστεί μέ την αύξηση του ρυθμού επαναρροφήσεως (μέχρις προσεγγίσεως της μέγιστης δυνατότητας μεταγωγής των διαύλων ιόντων και της (Na, K)-AΤΡάση. Εάν η δυνατότητα αυτή υπερβαθεί, θα προκύψει κυψελιδική καταπλημμύριση υγρού.
 

Όσο περισσότερη διαπερατότητα έχει το επιθήλιο, τόσο χαμηλότερο είναι το όριο κλίσεως, γεγονός που εξηγεί γιατί όταν η επιθηλαική ακεραιότητα έχει προσβληθεί, το επιθήλιο δεν πετυχαίνει να επαναρροφήσει ικανή ποσότητα άλατος και υγρού, ώστε να αντιρροπήσει την μεγάλη παθητική διαρροή μέσω της παρακυτταρικής οδού.  
Όπως τονίστηκε το όριο που επιβάλλει η συγκέντρωση στην κίνηση των ιόντων εγκαθιστά μια ισορροπία μεταξύ του όγκου του κυψελιδικού υγρού και άλατος.  Εάν η απορρόφηση υγρού και άλατος αυξηθεί η συγκέντρωση ισοτονικού υγρού στο διάμεσο χώρο θα προκαλέσει θα ωθήσει άλας και νερό που θα σχεδόν θα εξισορροπήσει την αύξηση στην απορρόφηση.
δίαυλοι ιόντων στο επιθήλιο των αεραγωγών. Έχει κατανοηθεί, από όσο προηγήθηκαν, ότι η απορρόφηση κι απέκκριση ιόντων κατά μήκος του επιθηλίου των αεραγωγών ευθύνεται για τη διατήρηση της σωστής συνθέσεως και όγκου του υγρού εντός των αεραγωγών. Κάθε μια από τις σημαντικότερες διαύλους που αναγνωρίζονται στα επιθηλιακά κύτταρα των αεραγωγών, σχετίζονται με την ισορροπία υγρών στους αεραγωγούς.