4. Альвеолярный клиренс

Исходя из вышеописанных свойств клеток альвеол движение ионов и воды (альвеолярный клиренс) можно представить следующим образом: 1) альвеолы состоят из секретирующих (альвеоциты I типа) и реабсорбирующих клеток (альвеоциты II типа); 2) секретируемая жидкость направляется от альвеоцитов I типа к альвеоцитам II типа, поэтому ингалируемые частицы пыли и бактерии попадая на этот поток жидкости перемещаются в направлении альвеоцитов II типа (альвеолярный "сток"), где 3) нейтрализуются и фагоцитируются макрофагами. Избыток жидкости поступает в бронхиолы.

3. Альвеолярные макрофаги

Альвеолярные макрофаги способны к свободному перемещению по альвеолам, но в основном концентрируются возле альвеоцитов II типа. Альвеолярные макрофаги экспрессируют индуцибельную NO-синтазу (iNOS). Синтез iNOS активируют IL-1, IL-10, клеточная стенка бактерий и их ДНК. iNOS продуцирует цитотоксичный NO, нейтрализующий бактерии, вирусы и опухолевые клетки.

123. II. Газообмен

Газообмен происходит в альвеолах легких и представляет собой диффузию CO₂ из эритроцитов в альвеолы и O₂ из альвеол в кровь. Скорость диффузии газов определяется их парциальным давлением (pCO₂ и pO₂).

Основной транспортной формой углекислого газа в крови является карбанион (HCO₃^–), образуемый при спонтанной диссоциации угольной кислоты: H₂CO₃H⁺+HCO₃^–.

Поэтому для осуществления газообмена эссенциальна эритроцитарная карбоангидраза, катализирующая обратимую реакцию: H₂CO₃  CO₂ + H₂O.

Направление реакции зависит от pCO₂. Поэтому в периферических тканях, где высоко pCO₂, реакция направлена в сторону синтеза H₂CO₃, а в легких из-за удаления CO₂ при выдохе реакция направлена на образование CO₂ и H₂O.

Диффузия CO₂ через мембраны альвеоцитов, эндотелиоцитов и эритроцитов осуществляется водные каналы—аквапорины (AQP1), поэтому для осуществления газообмена необходим постоянный ток жидкости через эти клетки (1). Наличие каналов для CO₂ объясняет огромную проницаемость альвеоцитов для этого газа (она в 25 раз выше, чем для O₂). Кроме того, CO₂ (и O₂) также диффундируют через фосфолипидные мембраны клеток.

III. Альвеолы (2)

В альвеолах различают альвеоциты I и II типов, а также альвеолярные макрофаги. Общей биохимической особенностью альвеоцитов и альвеолярных макрофагов является высокая экспрессия антиоксидантных ферментов—СОД, каталазы и глутатионпероксидазы.

Альвеоциты II типа

Главной функцией альвеоцитов II типа является реабсорбция ионов Na⁺. Эта работа требует больших затрат энергии, поэтому эти клетки получают энергию в процессе аэробного гликолиза. Вслед на ионами Na⁺ парацеллюлярно транспортируются ионы Cl^–, а трансцеллюлярно—вода. Альвеоциты II типа имеют кубическую форму и апикальную щеточную каемку. В щеточной каемке экспрессируется эпителиальный Na⁺-канал (ENaC), а в базолатеральной мембране—3Na⁺/2K⁺-АТФаза. Кроме того, альвеоциты II типа синтезируют и секретируют сурфактант.

1. ENaC

ENaC—Na⁺-канал состоит из субъединиц ,  и . Субъединицы  и  синтезируются конститутивно, а синтез -субъединицы регулируется на уровне транскрипции. ENaC обеспечивает пассивное проведение ионов Na⁺ в альвеоцит по градиенту концентрации.

2. 3Na⁺/2K⁺-АТФаза

3Na⁺/2K⁺-АТФаза осуществляет энергозависимый удаление Na⁺ через базолатеральную мембрану против градиента концентрации из цитоплазмы в интерстиций. 3Na⁺/2K⁺-АТФаза состоит из  и  субъединиц. -Субъединица конститутивна, а -субъединица—регулируется на уровне транскрипции.

Скорость транспорта ионов через альвеоциты II типа определяется количеством ENaC и активностью 3Na⁺/2K⁺-АТФазы. Регуляция осуществляется на транскрипционном и посттранскрипционном уровне. Основными регуляторами транспорта ионов являются: адреналин, кортизол, альдостерон, гипоксия в лице O₂^– и предсердный (атриальный) натрийуретический пептид (ANP).