Meccanismi di difesa

Meccanismi di difesa dell’apparato respiratorio
Le viee aeree sono di fatto a contatto con l’ambiente esterno
Normalmente in un giorno vengono scambiati da 10.000 a 30.000 Litri di aria.
Gas respirati
O2, CO2, N2, argon
Nitrogen oxides, sulfur oxides, carbon monoxide, ozone
Volatile organic compounds, hydrocarbons
Materiale particolato
Pollen, ash, mineral dust
Mold spores, organic particles
Tutte queste sostanze sono capaci di danneggiare i polmoni sia direttamente che indirattamente
Le vie aeree e i polmoni devono essere capaci di gestire questa mole di lavoro, devono essere in
grado inoltre di ripare i danni causati dal contatto con queste sostanze,devono essere capaci di
rimuovere le particelle inalate.
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Meccanismi fisici
Clearance mucociliare
Clearance alveolare
Tosse
Meccanismi immunologici
• S-IgA
• Sistema interferon
• B.A.L.T.
6. Meccanismi bioenzimatici
Meccanismi fisici
Le particelle possono essere bloccate sulla superficie epiteliale
Filtrazione aerodinamica
•
•
•
Punti di biforcazione --> cambio di direzione
Flusso turbolento
Forza di gravità
Le particelle depositatesi vengono rimosse grazie a:
•
•
•
Clearance muco-ciliare
Tosse
Clearance alveolare
Clearance mucociliare
L’epitelio delle vie aeree è di tipo pseudostratificato, è ricoperto da un sottile strato detto airway
surface liquid (ASL). L’ASL consiste di uno strato acquoso periciliare (SOL) e di uno strato
mucoso (GEL) sovrastante. Lo strato mucoso viene prodotto nelle vie aeree principali dalle
ghiandole mucipare, e dalle goblet cell nelle vie aeree periferiche. L’origine dello strato acquoso
non è del tutto chiara.
Una parte proviene dalla periferia , parte è prodotto dalle ghiandole mucipare.
E’ poco chiaro il ruolo delle cellule epiteliali, più della produzione di ASL è importante il
riassorbimento da parte di queste cellule. L’assorbimento è essenziale nell’impedire l’ostruzione
delle vie aeree.
Le ciglia sono strutturalmente analoghe a dei flagelli, il movimento è dipendente dall’ ATPase
Quando l’ATP viene metabolizzato, le proteine strutturali delle ciglia cambiano la loro
configurazione: le ciglia si muovono. Le ciglia sono dotate di uncini nella loro parte terminale,
questi sono in grado di attaccarsi al muco. Le ciglia si muovono in modo da trasferire l’energia
del loro movimento solo in una direzione. Le ciglia ondeggiano verso il faringe.
Tosse
Sebbene normalmente non presente, è un importante meccanismo di clearance. La tosse insorge
essenzialmente quando una particella è troppo grande per essere rimossa dalla clearance
mucociliare. Questo coinvolge riflessi scatenati dai irritant receptors e condotti dal nervo vago.
Come per altri aspetti della repirazione , sebbene la tosse sia un meccanismo riflesso, è anche
sotto il controllo volontario.
Quando l’aria viene compressa sulla superficie mucosa, si generano dei flussi ad alta velocità
che riescono a spostare grandi particelle nella direzione del flusso aereo. Entro certi limiti questo
processo è facilitato dalla compressibilità delle pareti delle vie aeree periferiche. Durante
l’espirazione forzata, le vie aeree sono compresse dall’aumentata pressione intratoracica.
Quando il flusso d’aria passa attraverso le vie aeree compresse accelera notevolmente generando
una maggiore spinta a livello della superficie mucosa. Naturalmente la clearance si riduce se le
vie aeree si costringono eccessivamente.
Clearence alveolare
L’epitelio delle basse vie rerspiratorie non è dotato di ciglia, la clearance degli alveoli e delle vie
aeree terminali dipende quindi primariamente dalla azione dei macrofagi.
I macrofagi sono cellule mononucleate che derivano dai monociti del sangue
• Fagocitano particelle estranee, cellule morte…
• Il materiale fagocitato è processato da vari meccanismi ( perossido
d’idrogeno, acido ipocloridico, ossido nitrico)
I macrofagi si comportano da cellule presentanti l’antigene interagendo così con varie cellule del
sis. immunitario. Una volta assolti i loro compiti i macrofagi:
• Possono rimanere negli alveoli
• Possono essere rimossi dalla clearance mucociliare
• Possono essere rimossi dal sistema linfatico
Meccanismi immunologici
(S-IgA)
Nelle prime vie aeree sono maggiormente presenti le IgA secretorie (s-IgA). Sono costituite da 2
molecole IgA monomeriche unite da due proteine di giunzione. Un’altra glicoproteina,
“secretory component” permette il passggio attraverso l’epitelio.
Azioni delle S-IgA
• Azione neutralizzante su antigeni virali e batterici
• Favoriscono l’agglutinazione batterica e la loro eliminazione
• Riducono l’adesività batterica alle cellule epiteliali
• Attivazione del complemento
Altre immunoglobuline ( IgG, IgM ) sono presenti nelle vie aeree inferiori con azione
principalmente opsonizzante
Sistema interferon
• Interferon a
linfociti attivati da virus
Spiccata e rapida attività antivirale – estende la difesa antivirale ad organi distanti
• Interferon b
fibroblasti e cell. epiteliali
Si diffonde scarsamente dal sito di produzione, fornisce quindi protezione locale
• Interferon g
linfociti T
maggiore attività immunomodulante e antitumorale ( Th1-Th2 )
Funzioni svolte dal sistema innerferon:
• Stimolazione lisi cellule infette da parte delle cell. NK
• Espressione antigeni virali e più facile riconoscimento da parte delle cellule immunitarie.
• Inibizione adesione del virus alla cellula
• Inibizione diffusione extracellulare del virus
• Incremento dell’attività citotossica dei linfociti T
• Incremento dell’attività macrofagica
B.A.L.T.
Svolge le seguenti funzioni:
• Meccanismi di difesa umorale
• Meccanismi di difesa cellulare
B.A.L.T.
B
bronchus
A
associated
L
lymphoid
T
tissue
Meccanismi bioenzimatici
Sebbene la clarance mucociliare è riconosciuta come la principale attività dell’epitelio delle vie
aeree, altre proprietà di queste cellule sono importanti nella difesa delle vie aeree:
Funzione antibatterica
• lisozima
• lattoferrina
• chinine
• a1-antitripsina
Antiossidanti
Le stesse cellule sono importanti fonti di glutatione. La presenza di agenti antiossidanti aiuta a
ridurre il danno prodotto dall’inalazione di sostanze ossidanti a dal contatto con prodotti dei
meccanismi infiammatori (elastasi- antielastasi).
Conclusioni
La difesa dalla presenza di materiale estraneo a livello dei polmoni è una funzione fisiologica
che riveste la massima importanza. Nelle vie aeree la difesa si realizza grazie alla natura
ramificata dell’albero respiratorio e grazie a meccanismi quali tosse e clearance mucociliare.
Quando questi non sono sufficienti o falliscono, la risposta immunologica viene in aiuto. A
livello alveolare comunque le cellule del sis immunitario e primariamente i macrofagi
costituiscono il principale meccanismo di clearance. L’integrità tessutale del parenchima
polmonare viene inoltre garantita dal mantenimento dell’equilibrio tra sostanze ed attività ad
azione lesiva e sostanze con azione protettiva.