El aclaramiento mucociliar ( MCC ), el transporte mucociliar o la escalera mecánica mucociliar , describen el mecanismo de autolimpieza de las vías respiratorias en el sistema respiratorio . [1] Es uno de los dos procesos de protección de los pulmones para eliminar las partículas inhaladas , incluidos los patógenos, antes de que puedan alcanzar el delicado tejido de los pulmones. El otro mecanismo de aclaramiento lo proporciona el reflejo de la tos . [2] El aclaramiento mucociliar tiene un papel importante en la higiene pulmonar .
Aclaramiento mucociliar | |
---|---|
Detalles | |
Sistema | Sistema respiratorio |
Identificadores | |
Malla | D009079 |
Terminología anatómica [ editar en Wikidata ] |
La eficacia de la MCC se basa en las propiedades correctas del líquido de la superficie de las vías respiratorias producido, tanto de la capa de sol periciliar como de la capa de gel mucoso suprayacente , y del número y calidad de los cilios presentes en el revestimiento de las vías respiratorias . [3] Un factor importante es la tasa de secreción de mucina . Los canales iónicos CFTR y ENaC trabajan juntos para mantener la hidratación necesaria del líquido de la superficie de las vías respiratorias. [4]
Cualquier alteración en el funcionamiento estrictamente regulado de los cilios puede causar una enfermedad. Las alteraciones en la formación estructural de los cilios pueden causar una serie de ciliopatías , en particular discinesia ciliar primaria . [5] La exposición al humo del cigarrillo puede provocar un acortamiento de los cilios. [6]
Función
En la parte superior del tracto respiratorio, el vello nasal de las fosas nasales atrapa partículas grandes y también puede activarse el reflejo del estornudo para expulsarlas. La mucosa nasal también atrapa partículas impidiendo su entrada más en el tracto. En el resto del tracto respiratorio, partículas de diferentes tamaños se depositan a lo largo de diferentes partes de las vías respiratorias. Las partículas más grandes quedan atrapadas más arriba en los bronquios más grandes . A medida que las vías respiratorias se vuelven más estrechas, solo pueden pasar partículas más pequeñas. Las ramificaciones de las vías respiratorias causan turbulencias en el flujo de aire en todas sus uniones donde las partículas pueden depositarse y nunca llegan a los alvéolos . Solo los patógenos muy pequeños pueden ingresar a los alvéolos. El aclaramiento mucociliar funciona para eliminar estas partículas y también para atrapar y eliminar patógenos de las vías respiratorias, con el fin de proteger el delicado parénquima pulmonar y también para proporcionar protección y humedad a las vías respiratorias. [2]
El aclaramiento mucociliar también participa en la eliminación pulmonar , que con la exhalación elimina las sustancias descargadas de los capilares pulmonares hacia el espacio alveolar. [7]
Componentes
En el tracto respiratorio , de la tráquea a los bronquiolos terminales , el revestimiento es de epitelio respiratorio que se ciliada . [8] Los cilios son estructuras de base microtubular parecidas a pelos en la superficie luminal del epitelio . En cada célula epitelial hay alrededor de 200 cilios que laten constantemente a una velocidad de entre 10 y 20 veces por segundo.
Los cilios están rodeados por una capa líquida periciliar (PCL), una capa de sol que se recubre con la capa de gel de moco . [9] Estos dos componentes forman el líquido de revestimiento epitelial (ELF), también conocido como líquido de la superficie de las vías respiratorias (ASL), cuya composición está estrictamente regulada. Los canales iónicos CFTR y ENaC trabajan juntos para mantener la hidratación necesaria del líquido de la superficie de las vías respiratorias. [10] Un factor importante es la tasa de secreción de mucina . El moco ayuda a mantener la humedad epitelial y atrapa el material particulado y los patógenos que se mueven a través de las vías respiratorias, y su composición determina qué tan bien funciona el aclaramiento mucociliar. [11] [12]
Mecanismo
Dentro de la fina capa de líquido periciliar, los cilios laten de forma coordinada y se dirigen a la faringe, donde el moco transportado se ingiere o se tose. Este movimiento hacia la faringe es hacia arriba desde el tracto respiratorio inferior o hacia abajo desde las estructuras nasales limpiando el moco que se produce constantemente. [8]
Cada cilio mide aproximadamente 7 μm de longitud, [13] y está fijado en su base. Su latido tiene dos partes: el golpe de potencia, o golpe efector, y el golpe de recuperación. [14] [15] El movimiento de los cilios tiene lugar en el líquido periciliar que es un poco más corto en profundidad que la altura de un cilio extendido. Esto permite que los cilios penetren en la capa mucosa durante su extensión completa en el trazo efector y que impulsen el moco direccionalmente, lejos de la superficie celular. [14] [15] En la carrera de recuperación, el cilio se dobla de un extremo al otro y lo devuelve al punto de partida para la siguiente carrera de potencia. [15] Los cilios que regresan se doblan para sumergirse completamente en el LCP, lo que tiene el efecto de reducir el movimiento inverso del moco. [14]
El movimiento coordinado de los cilios en todas las células se lleva a cabo de una manera que no está clara. Esto produce movimientos ondulantes que en la tráquea se mueven a una velocidad de entre 6 y 20 mm por minuto. [2] La onda producida es una onda metacrónica que mueve el moco. [5] Se han desarrollado muchos modelos matemáticos para estudiar los mecanismos del batido ciliar. Estos incluyen modelos para comprender la generación y el ritmo de la onda metacrónica, y la generación de la fuerza en el golpe efectivo del cilio. [14]
Significación clínica
El aclaramiento mucociliar efectivo depende de varios factores, incluido el número de cilios y su estructura, en particular su altura, y la calidad del moco producido que debe mantenerse a una humedad , temperatura y acidez correctas .
Los cilios deben poder moverse libremente en la capa líquida periciliar y cuando esto se ve afectado por daño a los cilios o por desequilibrios en la humedad o el pH del PCL, el moco no puede eliminarse adecuadamente de las vías respiratorias. La fibrosis quística es una consecuencia de los desequilibrios en el LCP. [9] El moco acumulado, además de causar diversos grados de obstrucción del flujo de aire, es un caldo de cultivo para las bacterias que causan muchas infecciones respiratorias que pueden empeorar seriamente los trastornos pulmonares existentes. Las enfermedades pulmonares obstructivas a menudo son el resultado de una alteración del aclaramiento mucociliar que puede estar asociado con la hipersecreción de moco y a veces se las denomina enfermedades pulmonares mucoobstructivas . [12] Los estudios han demostrado que la deshidratación del líquido de la superficie de las vías respiratorias es suficiente para producir obstrucción de moco incluso cuando no hay evidencia de hipersecreción de moco. [dieciséis]
Humedad
La alta humedad mejora el aclaramiento mucociliar. Un estudio en perros encontró que el transporte de moco era menor con una humedad absoluta de 9 g de agua / m 3 que con 30 g de agua / m 3 . [17] Los humidificadores de gases respiratorios activos y pasivos proporcionan dos métodos para respaldar esto, particularmente en la ventilación mecánica .
Ver también
- Terapia de depuración de las vías respiratorias
Referencias
- ^ Antunes, MB; Cohen, NA (febrero de 2007). "Aclaramiento mucociliar: un mecanismo crítico de defensa del huésped de las vías respiratorias superiores y métodos de evaluación". Opinión actual en alergia e inmunología clínica . 7 (1): 5–10. doi : 10.1097 / aci.0b013e3280114eef . PMID 17218804 . S2CID 9551913 .
- ^ a b c Weinberger, Steven (2019). Principios de la Medicina Pulmonar . págs. 286–287. ISBN 9780323523714.
- ^ Widdicombe, J (octubre de 2002). "Regulación de la profundidad y composición del líquido de la superficie de las vías respiratorias" . Revista de anatomía . 201 (4): 313–318. doi : 10.1046 / j.1469-7580.2002.00098.x . PMC 1570918 . PMID 12430955 .
- ^ Ghosh, A (octubre de 2015). "Hidratación de las vías respiratorias y EPOC" . Ciencias de la vida celular y molecular . 72 (19): 3637–52. doi : 10.1007 / s00018-015-1946-7 . PMC 4567929 . PMID 26068443 .
- ^ a b Horani, A; Ferkol, T (septiembre de 2018). "Avances en la genética de la discinesia ciliar primaria: implicaciones clínicas" . Pecho . 154 (3): 645–652. doi : 10.1016 / j.chest.2018.05.007 . PMC 6130327 . PMID 29800551 .
- ^ De Rose, V (abril de 2018). "Disfunción del epitelio de las vías respiratorias en la fibrosis quística y la EPOC" . Mediadores de la inflamación . 8 : 1309746. doi : 10.1155 / 2018/1309746 . PMC 5911336 . PMID 29849481 .
- ^ "Eliminación pulmonar" . mesh.nlm.nih.gov . Consultado el 26 de septiembre de 2019 .
- ^ a b Hall, John (2011). Guyton y Hall Medical Physiology . Saunders. pag. 473. ISBN 9781416045748.
- ^ a b Derichs, Nico (julio de 2011). "Capas líquidas mucosas y periciliares de las vías respiratorias hiperviscosas en la fibrosis quística medidas por fotoblanqueo de fluorescencia confocal" . Revista FASEB . 25 (7): 2325–2332. doi : 10.1096 / fj.10-179549 . PMC 3114535 . PMID 21427214 .
- ^ Ghosh, A (octubre de 2015). "Hidratación de las vías respiratorias y EPOC" . Ciencias de la vida celular y molecular . 72 (19): 3637–52. doi : 10.1007 / s00018-015-1946-7 . PMC 4567929 . PMID 26068443 .
- ^ Stanke, F. (2015). "La contribución de la célula epitelial de las vías respiratorias a la defensa del anfitrión" . Mediadores de la inflamación . 2015 : 463016. doi : 10.1155 / 2015/463016 . PMC 4491388 . PMID 26185361 .
- ^ a b Lewis, Brandon; Patial, Sonika (julio de 2019). "Inmunopatología de la enfermedad por deshidratación líquida de la superficie de las vías respiratorias" . Revista de investigación en inmunología . 2019 : 2180409. doi : 10.1155 / 2019/2180409 . PMC 6664684 . PMID 31396541 .
- ^ Fahy, John; Dickey, Burton (diciembre de 2010). "Función y disfunción del moco de las vías respiratorias" . La Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 363 (23): 2233–2247. doi : 10.1056 / NEJMra0910061 . PMC 4048736 . PMID 21121836 .
- ^ a b c d Xu, L; Jiang, Y (julio de 2019). "Modelado matemático del aclaramiento mucociliar: una mini revisión" . Celdas . 8 (7): 736. doi : 10.3390 / cells8070736 . PMC 6678682 . PMID 31323757 .
- ^ a b c Benjamin Lewin (2007). Celdas . Jones y Bartlett Learning. pag. 357. ISBN 978-0-7637-3905-8. Consultado el 28 de agosto de 2019 .
- ^ Mall, M (abril de 2016). "Desenchufar el moco en la fibrosis quística y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica" . Anales de la American Thoracic Society . 13 : S177-85. doi : 10.1513 / AnnalsATS.201509-641KV (inactivo el 31 de mayo de 2021). PMID 27115954 .Mantenimiento de CS1: DOI inactivo a partir de mayo de 2021 ( enlace )
- ^ Pieterse, A; Hanekom, SD (2018). "Criterios para mejorar el transporte de moco: una revisión de alcance sistemático" . Medicina respiratoria multidisciplinar . 13 : 22. doi : 10.1186 / s40248-018-0127-6 . PMC 6034335 . PMID 29988934 .