对异物的防御性清除作用
肺泡对异物的防御作用包括以下几个方面。
1.肺表面活性物质在肺防御机制中的作用。肺表面活性物质(pulmonary surfactant,PS)是磷脂蛋白复合物,磷脂约占90%,其余为蛋白及少量碳水化合物。PS中的蛋白成分主要为肺表面活性物质结合蛋白(surfactant associated proteins,SP),是PS中与磷脂相互作用的特异性蛋白质,其含量仅占PS总量的5%以下。目前已发现4种SP(SP-A、SP-B、SP-C、SP-D)。其中以SP-A含量最多,约占SP总量的50%。SP的主要功能有:①清除吸入肺泡而沉积在肺泡液中的微小颗粒。肺泡内缺少黏液纤毛运输系统和咳嗽受体的分布,但肺泡液中富含表面活性物质,可自高浓度区(肺泡)向低浓度区(细支气管)扩散,把沉积的尘粒运送到细支气管,经黏液纤毛系统排出。②具有提高肺泡巨噬细胞(AM)吞噬功能的作用。PS可增强AM细胞的杀菌活性,并作为调理素可促进AM对细菌的吞噬。PS还可促进中性粒细胞和单核细胞的吞噬活性,提高AM的趋化性,加强AM及单核细胞对肿瘤细胞的细胞毒性。实验证明PS中的脂质和蛋白成分对AM的吞噬活动具有不同的影响,AM上存在有SP-A的特异性结合位点,SP-A可促进Fc受体及补体CRl受体介导的吞噬作用,但PS中的脂质成分则抑制AM对细菌的吞噬。因此,PS对AM吞噬活性的影响存在双重作用,其最终作用取决于SP-A和磷脂这两种成分的相对含量。肺泡腔内免疫球蛋白和补体的含量一般较低,病原体吸入肺泡后,由于SP-A的存在,AM的吞噬、杀菌作用可立即启动,具有重要的生理意义。③抗肺过氧化损伤作用。动物实验证明长时间吸入纯氧,可致严重肺损伤,甚至死亡。如预先给予牛PS脂质提取物可提高家兔对氧的耐受性,将兔短时间暴露于纯氧,可见肺泡Ⅱ型上皮细胞肥大,其板层体及肺泡腔中的PS含量增多,并对随后再暴露于纯氧的耐受能力增强。以上所述的致病作用与氧自由基的损伤有关。因此,内源性PS增多是肺抗过氧化损伤的主要机制。实验已证明PS就具有超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶的活性,且经气道给予PS 12h后,家兔肺泡Ⅱ型上皮细胞中的Zn-SOD活性明显增高。④维持小气道正常功能。小气道的内径很小,管壁很薄,管壁中无软骨支持。小气道管壁内的弹力纤维、胶原纤维与周围肺泡壁的纤维穿插在一起,形成网状结构。吸气时肺泡扩张,弹力纤维被牵拉,保证了吸气时小气道的扩张。吸气时小气道的扩张还受吸气时胸腔内负压的影响。已证明在小气道的内侧面衬有一层含脂蛋白的液态分泌物,其中含有PS。PS降低小气道的表面张力,保证吸气时小气道容易扩张,对维持小气道的稳定性,具有重要的生理意义。临床上许多肺部的疾患主要侵犯小气道,小气道的炎症及炎性渗出物都可造成PS的大量降解。PS的减少是导致小气道被压缩、萎陷、阻力增高的重要因素之一。
2.肺泡上皮的防御作用。肺泡上皮细胞彼此紧密连接,形成一道物理屏障,可防止尘粒等有害物质穿透到组织内。由于肺泡Ⅰ型上皮细胞间的紧密连接是绝对不渗型(即使肺泡间质腔内的静脉压超过正常几倍时,液体亦不渗入肺泡腔),故可防止小分子物质通过细胞间隙进行播散。这样不仅限制肺泡间质腔内的液体和蛋白样物质渗入肺泡腔,同时亦能抑制肺泡腔内的液体和其他物质进入间质腔。(https://www.daowen.com)
3.肺淋巴系统在防御机制中的作用。肺组织具有丰富的淋巴系统,它除了具有体液稳定作用外,在防御机制中还起着重要作用。将抗原注入肺部,其主要的抗体免疫反应并非产生于肺,而是产生于肺相关淋巴结(lung-associated lympHnode,LALN)。LALN作为一种有效的过滤器,可通过淋巴管清除肺部抗原及其他特殊物质。大部分抗原沉积于终末气道及肺泡,由肺泡巨噬细胞及中性粒细胞吞噬,随后经黏液纤毛传输装置排出肺外。部分抗原亦可在LALN中被吞噬,并在该处启动免疫反应。特异性IgM、IgG及IgA抗体形成细胞(antibody forming cell,AFC)在LALN中产生,释入输出淋巴管后入血。大量AFC可经血流再返入处于免疫状态的肺叶。肺AFC来源于浆细胞,存在于肺间质及肺泡。由AFC局部产生的抗体返流入肺,则明显增加肺泡内的特异性抗体。经抗原激发后,即使不再接触任何抗原,肺内抗体的产生仍可以持续多年。
4.肺毛细血管床的过滤作用。肺有丰富的血管床,是体内唯一的全部血液必经的器官。肺的血管床可截留来自体循环的各种栓子,如血栓、脂肪栓、气栓、瘤栓、羊水等,从而对其他器官起保护作用。
异物在肺泡内的清除速度与其溶解度、生物化学性质和沉积部位直接相关。石英或石棉在杀伤肺巨噬细胞后释出的蛋白质分解酶能引起特异性肺组织纤维化。沉粘于肺泡表面者可由运输系统及时排出,进入间质内者长达数周、数月才被清除,而深入组织内者可能几年后尚有小量永远无法清除。但即使是在环境污染严重的环境中作业的煤矿工人,经尸体解剖后从呼吸系统回收到的煤尘量,只约占估计值的1%。说明人类呼吸系统具有的物理、生化和免疫性异物清除机能是极为可靠有效的。