Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

Διάφορες ενώσεις, όπως πεπτίδια, αμίνες, νουκλεοτίδια και λιπίδια υδρολύονται, οξειδώνονται ή και κατακρατούνται στους πνεύμονες. Η πνευμονική απαγωγή και ο μεταβολισμός είναι σε μερικές περιπτώσεις τόσο εντατικός και ταχύς, ώστε προκύπτουν σημαντικές αρτηριοφλεβικές διαφορές.

βλέπε: μεταβολική δραστηριότητα του πνεύμονος

H ενδογενής κι εξωγενής μεταβολική δραστηριότητα του πνεύμονος.
Ι Ενδογενής μεταβολισμός. Τα τελευταία χρόνια οι μη αναπνευστικές λειτουργίες του πνεύμονα συγκεντρώνουν το εντεινόμενο ενδιαφέρον της επιστημονικής έρευνας και οι γνώσεις περί του μεταβολισμού του αναπνευστικού συστήματος ογκούνται τόσο αθρόα, ώστε ειπώθηκε, ότι κάθε επιμέρους θέμα μπορεί ν΄αποτελεί ήδη επιμέρους μονογραφία. Κύριο ερέθισμα της βιολογικής έρευνας απετέλεσε , βέβαια, η αυξανόμενη ρύπανση της ατμόσφαιρας και η ανάγκη εκτιμήσεως της ικανότητας του πνεύμονα να ανταπεξέλθη τη βλαπτική αντίδραση της εισπνοής ρυπαντών και τους μηχανισμούς άμυνας, που αντιπαραθέτει. Η διαπίστωση του ρόλου του επιφανειοδραστικού συστήματος εξ αλλου στη διατήρηση του πνευμονικού όγκου και οι μεταβολικές διαδικασίες, που εξελίσσονατι στη πνευμονική αγγειακή κοίτη – κι έξω απ αυτή, στο παρέγχυμα – προκάλεσαν ογκώδη βιβλιογραφία επί της φυσιοπαθολογίας της βιοσυνθέσεως των λιπιδίων στον πνεύμονα. Ο πνεύμονας των θηλαστικών έχει την ικανότητα να συνθέτει, αποσυνθέτει, ενεργοποιεί, αδρανοποιεί και, ιδίως σε διάφορες παθολογικές καταστάσεις να απελευθερώνει στη κυκλοφορία διάφορες δραστικές βιολογικά ουσίες, όπως αγγειοδραστικές άμινες, πολυπεπτίδια, ορμόνες κλπ. Οι ουσίες αυτές μπορούν να παρεμβαίνουν ρυθμιστικά στη λειτουργία του πνεύμονα, αλλά και των άλλων οργάνων. Επίπλέον η Κινητική των φαρμάκων δηλ. Η απορρόφηση, η διανομή, ο μεταβολισμός και η απέκκριση δεν έπαιρνε συνήθως τον πνεύμονα υπ΄όψη της, σαν μεταβολικά ενεργό όργανο. Τα τελευταία χρόνια η ικανότητα του πνεύμονα να συμμετέχει στο μεταβολισμό των φαρμάκων έχει εντατικά ερευνηθεί και παρά την ύπαρξη πολλών εκκρεμοτήτων η φαρμακοκινητική του λειτουργεία έχει αναγνωρισθεί. Σ αυτό συντέλεσε, επίσης, η θεώρηση του πνεύμονα σαν οδός χορηγήσεως φαρμάκων. Έχει ειπωθεί ότι ο πνεύμονας μεταβολίζει μόνο ουσίες, που έχουν σχέση με την λειτουργία του (π.χ. φωσφλοπίδια, όπως η επιφανειοδραστική ουσία), αλλά αυτό φαίνεται ότι δεν πρέπει να θεωρείται πια ο κανόνας: Πράγματι, από τελεολογικής απόψεως το αγγειακό πνευμονικό δίκτυο έχει ιδανικά τοποθετηθεί σε θέση, που επιτρέπει απόλυτο έλεγχο και τροποποίηση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του αίματος. Η <<εποπτεία>> αυτή ασκείται με 3 τρόπους: 1) Με την δράση ενζύμων μέσα στην αγγειακή κοίτη του πνεύμονα (π.χ. χολινεστεράση) 2) με την φυσική διάχυση προς τις κυψελίδες πτητικών ουσιών και την εκπνευστική αποβολή αυτών, 3) με την πρόσληψη από τα ενδοθηλιακά κύτταρα και τον ενδοκυττάριο μεταβολισμό διαφόρων βιοδραστικών παραγόντων. Επιπλέον, ο έλεγχος της κατακερματίσεως των μεγακαρυοκυττάρων και της συγκολλήσεως των αιμοπεταλίων είναι μια σημαντική λειτουργία του πνευμονικού αγγειακού δικτύου που εξελίσσεται μέσω προστανοειδών παραγόντων, που απελευθερώνονται τοπικά ή/ και δρουν τοπικά. Από όσα πιο πάνω, εισαγωγικά, αναφέρθηκαν γίνεται φανερό ότι ο πνεύμονας, πέρα από τον εσωτερικό του – ενδογενή- μεταβολισμό ασκεί σημαντική παρέμβαση στη λειτουργεία και το μεταβολισμό του υπόλοιπου σώματος και ότι ο εξωγενής μεταβολικός αυτός ρόλος προσελκύει εντατικά τη σύγχρονη έρευνα. Είναι αξιοσήμαντο ότι ο πνεύμονας θεωρούμενος σαν ένα σύστημα ανταλλαγής αερίων, αποκαλύπτει τώραουσιώδες μεταβολικό όργανο, που η προσεκτικά επιλεγμένη του θέση, στην αρχή της συστηματικής κυκλοφορίας, του επιτρέπει να ασκεί σημαντικό βιολογικό έλεγχο και να εισάγει τροποποιήσεις στη φυσιολογία πολλώς άλλων συστημάτων. Η κατανόηση των μεταβολικών παρεμβάσεων του υγιούς και πάσχοντος πνεύμονος θα ενισχύσει τις διαγνωστικές και θεραπευτικές συνατότητες των πνευμονικών και εξωπνευμονικών νοσημάτων. ΤΑ ΜΕΤΑΒΟΛΙΚΩΣ ΕΝΕΡΓΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΤΟΥ ΠΝΕΥΜΟΝΟΣ Είναι γνωστό ότι το αίμα, στα πλαίσια της διατηρήσεως της ομοιοστάσεως των πολυκυττάρων οργανισμών, προσάγει ή και απάγει στους διάφορους ιστούς O2, CO2, θρεπτικά υλικά, αλλά ακόμη ορμόνες, ένζυμα και άλλες βιοδραστικές ουσίες. Η σταθερότητα της συνθέσεως του αίματος ελέγχεται κατά τη διέλευσή του από συγκεκριμένα όργανα, μεταξύ, των οποίων ιδιαίτερη θέση κατέχει ο πνέυμονας, λόγω των λειτουργικών του χαρακτηριστικών και της ≪δεσπόζουσας≫ θέσεώς του, στο κυκλοφορικό σύστημα. Συγκεκριμένα, ολόκληρη η ποσότητα αίματος, μετά κάθε διέλευση στη συστηματικιή κυκλοφορία, οδηγείτε υποχρεωτικά στο εκτεταμένο πνευμονικό αγγειακό δίκτυο (≃2.500kmπερίπου), προ της επιστροφής του στη συστηματική κυκλοφορία. Κατ΄αυτό, το τρόπο ο πνεύμονας ασκεί πολυπλοκώτερο βιοχημικό έλεγχο επί της συνθέσεως του αίματος. Ο πολύπλοκος αυτός ρόλος του πνεύμονος διακρίνεται, ήδη σε αναπνευστικές και μη ανναπνευστικές λειτουργείες. Μεταξύ των 40 περίπου διαφορετικών ειδών κυττάρων, που συμμετέχουν στη κατασκευή των ιστών και οργάων του αναπνευτικού συστήματος , μερικά διακρίνονται για την εξειδίκευσή τους στην αναπνευστική λειτουργία του πνεύμονος και άλλα συμμετέχουν κατ΄εξοχή στις μεταβολικές του δραστηριότητες, παρ΄όλο ότι σαφής διαχωρισμός επί κυτταρικού επιπέδου δεν είναι εύκολα διακριτός. Η μεταβολική εξειδίκευση ορισμένων κυτταρικών τύπων αναφέρεται στην εσωτερική διαμόρφωση των οργανυλλίων τους, που τους επιτρέπουν μεταβολική δραστηριότητα μεγαλύτερη, απ΄την απαιτούμενη για την ικανοποίηση των ατομ ικών τους αναγκών. Ο επαναπροσδιορισμός των κυττάρων αυτών απο βιοχημικής και ιστοχημικής απόψεως θα πρόσφερε στη κατανόηση της σχέσεως μεταξύ των μεταβολικών λειτουργιών του πνεύμονα προς το μεταβολισμό του σώματος ή της αλληλεπιδράσεως των μεταβολικών δραστηριοτήτων του πνεύμονα με τα πνευμονικά ή και εξωπνευμονικά νοσήματα. Τα σημαντικότερα ειδή απ΄τα κύτταρα με εξέχουσα μεταβολική δραστηριότητα υπενθυμίζονται παρακάτω. Τα καλυκοειδή κύτταρα Τα καλυκοειδή κύτταρα εμφανίζουν ένα εκτεταμέν, τραχύ, ενδοπλασματικό δίκτυο και μεγάλη συσκευή Golgi, οργανύλιαδηλαδή που χαρακτηρίζουν έεντονη πρωτεϊνοσύνθεση. Τα καλυκοειδή κύτταρα μεταβολίζουν μόρια γλυκόζης και γαλακτόζης, προς μακρομόρια, π.χ. λεννίνη που περιέχουν θειϊκές και σιαλικές οξινοομάδες. Τα καλυκοειδή κύτταρα, συνθέτουν, επίσης, DNAκαι RNA και μεταβολίζουν αμινοξέα ταχύτερα από οποιοδήποτε άλλο επιθηλιακό κύτταρο. Υψηλή ενζυμική δραστηριότητα ιδίως οξειδωτικά ένζυμα του κύκλου του Krebs και της μονοφωσφορικής εξόζης, έχουν διαπιστωθεί ιστοχημικώς. Η αππέκριση της βλέννης φαίνεται ότι επιτυγχάνεται μετά σύνταξη της μεμβράνης των πρωτοπλασματικών κοκκίων με τη κυτταρική μεμβράνη κι εκκένωση του περιεχομένου του. Η εξωκύτωση φαίνεται ότι καθορίζεται από άμεσο ερεθισμό του βλεννογόνου, αντίθετα δηλ. Παρ΄ότι επί των βλεννογονίων αδένων, που υφίστανται παρασυμπαθητικό έλεγχο. Τα κύτταρα Clara Τα κύτταρα Claraεμφανίζουν μεταβολική δραστηριότητα σε ό,τι αφορά τη σύνθεση και έκκριση ενώσεων λιπαρών οξέων. Ο μηχανισμός εκκρίσεως δεν έχει με βεβαιότητα περιγραφεί, θεωρείται όμως ότι προσομοιάζει με τους αποκρινείς αδφένες. Τα κύτταρα Claraείναι υψηλά , κυβοειδή κύτταρα, που σχηματίζουν θόλους προέχοντες στο βρογχικό αυλό. Χαρακτιρίζονται από την ύπαρξη κοκκίων, που συνωθούνται προς την κορυφή του θόλου, περιβάλλονται από μεμβράνηκαι περιέχουν μια βλενοπρωτεϊνη, η ακριβής χημική σύνθεση της οποίας δεν έχει ακόμη διευκρινισθεί. Θεωρούνται οι πρόδρομοι των αεραγωγών, δεδομένου ότι έχει πειραματικά επιτευχθεί η μετατροπή τους σε κροσσωτά ή καλυκοειδή κύτταρα. Δεν είναι απόλυτα παραδεκτό ότι το εκκριτικό προϊόν των κυττάρων Claraείναι η επιφανειοδραστική ουσία. Τα κοκκία δεν χρωματίζονται με χρωστικές οξίνων βλεννοπολυσακχαριδών ή φωσφολιπιδίων και δεν μεταβάλλουν την εμφανισή τους μετά δράση διαλυτών λιπιδίων. Αντίθετα χρωματίζονται με χρωστικές, που συνδέονται σε πρωτεϊνες και μεταβολίζονται υπό της πεψίνης. Τα βασεόφιλα κύτταρα Είναι κύτταρα μεσοδερμικής προελεύσεως και πρωταρχψικής σημασίας στην εξέλιξη των ανοσολογικών αντιδράσεων, επί βρογχικού άσθματος. Ο αριθμός και η κατανομή των μαστοκυττάρων κυμαίνεται από είδος σε είδος. Στον ανθρώπινο πνεύμονα συγκεντρώνονται στο συνδετικό ιστό, που περιβάλλει τους βρόγχουςκαι τ αβρογχιόλια. Πιο συγκεκριμένα είναι γνωστό ότι οι IgE ανοσοσφαιρίνες ευαισθητοποιούν τα ιστικά μαστοκύτταρα (και τα βασεόφιλα του αίματος|), με τη προσήλωση τους στη κυτταρική επιφάνεια. Εάν το ελέυθερο τμήμα της προσηλωμένης IgE δεσμέυει ένα αντιγόνο, απελευθερώνονται από το μαστοκύτταρο πολυάριθμες βιοδραστικές ουσίες, μεταξύ των οποίων οι ισταμίνη, η ηπαρίνη, η SRS-A, οι προσταγλανίδες Fκαι E, η βραδυκινίνη, η καλλικρεϊνη, ο ηωσινοφιλικός χημοτακτικός παράγοντας της αναφυλάξεως, ο ουδετεροφιλικός χημοτακτικός παράγοντας της αναφυλάξεως, ο παράγοντας συγκολήσεως των αιμοπεταλίων, παράγοντες ενεργοποιήσεως των αιμοπεταλίων κλπ. Η απελευθέρωση των ουσιών αυτών μπορεί ν΄απολλήξειςανεπιθύμητες πνευμονικές αντιδράσεις, όπως ο βρογχόσπασμος, το οίδημα του βλεννογόνου καιη φλεγμονή. Η απελευθέρωση των ουσιών αυτών απαιτεί ενέργεια και ιόντα Ca++και εξελίσσεται μέσω ενεργοποιήσεως του ενζύμου εστεράση της σερίνης, που απολήγει στη διάσπαση των κοκκίων, που αποθηκεύουν τις προαναφερόμενες βιοδρστικές ουσίες. Οι Williamsetal έχουν επιβεβαιώσει ευρήματα προηγουμένων ότι σε πειραματόζωα εκτεθειμένα σε χρόνια υποξία αναπτύσσεται υποστρεπτή υπερπλασία και πολλαπλασιασμός των μαστοκυττάρων και ότι μάλιστα η ένταση της υπερπλασίας ομοσχετίζεται προς το βαθμό της δεξιάς κοιλιακής υπερτροφίας. Η υπερπλασία αυτή δε παρατηρήθηκε στα μαστοκύτταρα εξωπνευμονικών ιστών π.χ. των καροτιδικών σωματίων. Στους εκτεθειμένους αρουραίους, η υπερπλασία ομοσχετιζόταν, ακόμη, και με την πάχυνση του τοιχώματος του μυϊκού τύπου αρτητιών. Οι συσχετίσεις αυτές είναι ανοιχτές προς συζήτηση. Φαίνεται πάντως ότι η υπερπλασία των μαστοκυττάρων παριστά μια μεταβολική αμυντική επιδίωξη του πνεύμονος, προς περιορισμό της βαρύτητας της υποξαιμικής πνευμονικής αγγειοσυσπάσεως και της επακολούθου πνευμονικής υπερτάσεως. Η επιδίωξη αυτή προωθείται μέσω των αγγειοδιασταλτικών Η2 υποδοχέων, όπως μπορεί να συμπερανθεί, μετά αποκλεισμό των αγγειοσπαστικών Η1 υποδοχέων των λείων μυϊκών ινών των πνευμονικών αγγείων. Ενδοκρινικού τύπου κύτταρα Ενδοκρινικού τύπου κύτταρα,, που περιέχουν μεγάλο αριθμό κοκκίων σ΄όλα τα επίπεδα του τραχειοβρογχικού δέντρου και στους εκφορητικούς πόρους των βλεννογόνων αδένων. Διατίθενται κατά συστάδες και αποτελούν τα νευροεπιθηλιακά σωμάτια παρ΄ όλο ότι κάποια αμφισβήτηση υπάρχει αναφορικά με το αν τα ενδοκρινικού τύπου κύτταρα και τα νεευροεπιθηλιακά σωμάτια παριστούν ταυτόσημες μορφολογικές οντότητες. Φαίνεται ότι περιέχουν αμίνες (αργυρόφιλα κύτταρα) και παρ΄ότι δεν είναι απόλυτα εξακριβωμένο, τους αποδίδονται ιδιότητες αισθητικών υποδοχέων, πιθανόν λόγω της πλούσιας κεντρομόλου και φυγοκέντρου νευρώσεως τους. Ο Pearseσυγκαταλέγει τα κύτταρα αυτά στο νευροεξωδερμικής προελεύσεως σύστημα APUD, που περιλαμβάνει κύτταρα εκκρίνονται πολυπεπτίδια. Κύτταρα που ανήκουν στο APUD σύστημα εντοπίσθηκαν σε πολλά όργανα, όπως στην υπόφυση, τον θυροειδή αδένα (κύτταρα C), στα παγκρεατικά νησίδια, στο μυελό των επινεφριδίων, στο στόμαχο και το μικρό έντερο. Πρόσφατα, το νευροπεπτίδιο βομβεσίνηέχει αναγνωρισθεί ότι εκκρίνεται απ΄τα κύτταρα APUD στον εμβρυϊκό και νεογνικό πνεύμονα, όπου τα κύτατρα αυτά απαντούν συχνότερα παρ΄ ότι στο πνεύμονα αενηλίκων. Πιστεύεται , ότι είναι ζήτημα χρόνου η ανακάλυψη και άλλων νευροπεπτιδίων στους πνεύμονες. Το κυψελιδικό επιθήλιο Το κυψελιδικόεπιθήλιο, ενδοδερμικής προελεύσεως, εμφανίζεται την 21 – 26 εμβρυϊκή εβδομάδα και αποτελείται από 3 είδη κυττάρων: Τα κυψελιδικά κύτταρα τύπου Ι, ΙΙ και ΙΙΙ. Τα κυψελιδικά, μεμβρανώδη κύτταρα τύπου Ι, περιγράφουν την κυψελίδακαι, αρκετά αποπλατυσμένα, διέρχονται τουςπόρους του Kohn, συμμετέχοντας στη διαμόρφωση του τοιχώματος των γειτονικών κυψελίδων. Δεν εμφανίζουν μεταβολικό ενδιαφέρον πέραν της λειτουργίας τους, ως φραγμού, μέσω του οποίου εξελίσσεται παθητικά η ανταλλαγή των αερίων. Οι Ethertonetal., διαπιστώνουν ότι η μόνη ενζυμική δραστηριότητα των κυττάρων τύπου Ι είναι η δράση της οξειδάσης του κυττοχρώματος, που μεαφέρει ηλεκτρόνια στο μοριακό Ο2. Η υπόλοιπη μεταβολική δραστηριότητα του κυττάρου εξαντλείται στην ικανοποίηση των ιδίων μεταβολικών απαιτήσεων (ενδογενής μεταβολισμός). Τα κοκκιώδη πνευμονοκύτταρα τύπου ΙΙ, αντίθετα, έχουν έντονη μεταβολική δραστηριότητα, που αποδεικνύεται απ΄τα ανεπτυγμένα οργανύλλια, τα πολυάριθμα επιμήκη μιτοχόνδρια, το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο, τα πολυάριθμα ριβοσωμάτια, τα κυτοπλασματικά έγκλειστα και τα πολυκυστικά σωμάτια. Είναι πρόδρομοι των πνευμονοκυττάρων τύπου Ι, στα οποία μεταπίπτουν επί κατατροφής αυτών. Η μεταβολική τους λειτουργία αναφέρεται στη σύνθεση της επιφανειοδραστικής ουσίας. Είναι σχεδόν βέβαιο, ότι τα κυτταροπλασματικά έγκλειστα είναι, ή τουλάχιστον περιέχουν ,επιφανειοδραστική ουσία. Είναι γνωστό ότι οι κυψελίδες διατηρούνται ανοιχτές λόγω της παρουσίας κολλαγόνου, ελαστικών ινών, μερικών λείων μυϊκών ινών καθώς, επίσης, και της προαναφερόμενης ουσίας, που επαλείφει τα τοιχώματα της κυψελίδας και αίρει φαινόμενα επιφανειακής τάσεως, που τείνουν στην ατελεκτασία της κυψελίδας. Η επιφανειοδραστική αυτή ουσία απαρτίζεται χημικά από ένα μείγμα φωσφολιπιδίων, πιθανόν συνδεδεμένων με πρωτείνες, 70% - 90% αυτών είναι λεκιθίνη, με μία υψηλή αναλογία κορεμένης διπαλμιτικής φωσφατιδυλοχολίνης. Αυτοραδιογραφικές μελέτες με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο και ειδικές κυτταροχημικές χρώσεις έχουν δείξει ότι ραδιοσημασμένες πρόδρομες ενώσεις τις διπαλμιτικής λεκιθίνης συγκεντρώνονται στα έγκλειστα και ότι η διαλυτότητα των εγκλείστων ομοιάζει με τη διαλυτότητα των φωσφολιπιδίων. Έχει δειχθεί ότι ο μέσος χρόνος ημιζωής της επιφανειοδραστικής ουσίας είναι μικρός – περίπου 14 ώρες – και , επομένως, απαιτείται τοπική δυνατότητα συνεχούς συνθέσεως και απαγωγής των προϊόντων καταβολισμού. Την υδρόλυση των φωσφολιπιδίων και την απαγωγή των προϊόντων καταβολισμού έχουν επιφορτιστεί τα κυψελιδικά μακροφάγα ειδικά εξοπλισμένα με φωσφολιπάσες Α1 και Α2. Η δραστηριότητα όλων των ενζυμικών ομάδων του παρεγχύματος είναι εντονώτερη στα κυψελιδικά κύτταρα τύπου ΙΙ, με πιθανή εξαίρεση τα κύτταρα Clara. Οι βασικές βιοχημικές λειτουργίες τους αναφερόνται στην έντονη γλυκολυτική ικανότητα, στην ύπαρξη δραστικού λυσοσωματικού συστήματος (λιπάση, όξινος φωσφατάση, φωσφατιδική όξινος φωσφατάση, σουλφατάση, β - γλυκουρονιδάση, μη ειδική εστεράση) και, ακόμη, στην ύπαρξη δραστικού ενδοκυτταρίου συστήματος μεταφοράς. Η πολυδιάστατη μεταβολική δραστηριότητα του κυψελιδοκυττάρου τύπου ΙΙ, εξυπηρετεί ανάγκες μεταβολισμού (αναβολισμού ή και καταβολισμού – Ethertonetal.), της επιφανειοδραστικής ουσίας αλλά και καθιστά το κύτταρο ικανό να επιτελέσειουσιώδες αμυνικό έργο, δεδομένης της εκθέσεως της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης σε πληθώρα εξωγενών βλαπτικών παραγόντων. Ειδικότερα, το πρόβλημα της συνθέσεως της επιφανειοδραστικής ουσίας στα πνευμονοκύτταρα τύπου ΙΙ και της αποδομήσεως της στα κυψελιδικά μακροφάγα ή, αντίθετα της συνθέσεως της στα κύτταραClara και της αποδομήσεως της στα πνευμονοκύτταρα τύπου ΙΙ, είναι ανοιχτό προς συζήτηση. Ένας 3ος τύπος κυψελιδικών κυττάρων έχει πρόσφατα ταυτοποιηθεί, που χαρακτηρίζεται από ψυκτροειδή παρυφή και το άφθονο γλυκογόνο του κυτοπλάσματος. Τα πνευμονοκύτταρα τύπου ΙΙΙ υφίστανται μορφολογικές τροποποιήσεις κατά την υπόξια, αλλά η λειτουργική τους σκοπιμότητα είναι, ακόμη άγνωστη. Τα κυψελιδικά μακροφάγα Τα κυψελιδικά μακροφάγα αποτελούν τμήμα της αμυνικής οργανώσεως του πνεύμονος και προς αυτή τη κατεύθυνση διαφοροποιείται η μεταβολική τους δραστηριότητα. Στο πρωτόπλασμα τους φέρουν πολυάριθμα κοκκία, που ιστοχημικές και βιοχημικές μελέτες έδειξαν ότι περιέχουν μια ευρεία ποικιλία υδρολυτικών ενζύμων, μεταξύ των οποίων η πεπτιδάση, η όξινος φωσφατάση, η εστεράση, η λυσοζύμη, η καθεψίνη, ηριβονουκλεάση, η λιπάση, η φωσφολιπάση Α1 και Α2, η ελεστάση, η υαλουρονιδάση, η β – γλυκουρονιδάση και η καταλάση. Με την υψηλή αυτή ενζυμική δραστηριότητα φαγοκυταρώνουν και λύουν μικροοργανοσμούς, απάγουν ξένες ύλες και υδρολύουν τα φωσφολιπίδια του επιφανειοδραστικού συστήματος. Έχει δεχθεί ότα τα μακροφάγα περιέχουν ανοσοσφαιρίνες και ειδικά αντισώματα, αλλά δεν είναι γνωστό εάν συνθέτουν αντισώματα, ή απλώς, προσλαμβάνουν αντισώματα, που παρήχθησαν σε άλλα κύτταρα. Τα κυψελιδικά μακροφάγα εμφανίζουν διαφορές συγκριτικά με τα μακροφάγα άλλων οργάνων. Εμφανίζουν υψηλή συγκέντρωση λυσοσωμιακών υδρολασών, υψηλό αερόβιο μεταβολισμό, ενώ στερούνται υποδοχείς για το παράγοντα αναστολής της μεταναστεύσεως. Πρόσφτα έχει δειχθεί ότι τα κυψελιδικά μακροφάγα έχουν την ικανότητα συνθέσεως διπαλματικής φωσφατιδυλοχολίνης, παρ΄όλο βέβαια ότι τα κυψελιδικά κύτταρα τύπου ΙΙ έχουν σε 3-πλάσιο βαθμό την ικανότητα συνθέσεως. Από πλευράς προελεύσεως πιθανολογείται ότι τα κυψελιδικά μακροφάγα μπορεί να προέρχονται από τα μεσεγχυματικά. Προέρχονται από τα μεσεγχυματικά κύτταρα του διαμέσου ιστού, παρ΄ όλο ότι είναι γενικά αποδεκτή η εκ των μονοκυττάρων του αίματος, προέλευσή τους. Στη δεύτερη περίπτωση δεν είναι εύκολα κατανοητός ο μετασχηματισμός απ΄το ένα κύτταρο στο άλλο και προϋποθέτει μετακίνηση του μονοκυττάρου απ΄το αίμα μέσω του διαμέσου ιστού στη κυψελίδα. Αναφορικά προς τη διατήρηση της λεπτή υφής και της λειτουργικής επάρκειας των πνευμόνων τα κυψελιδικά μακροφάγα φαγοκυτταρώουν ξένες ύλες, περιλαμβανομένων και βακτηριδίων (αμυντική δράση), παράγουν κολλαγενάση (ρυθμιστική δράση επί του διαμέσου ιστού), συνθέτουν ή και πέπτουν αναστολείς πρωτεολυτικών ενζύμων, ρυθμίζοντας τη δράση των λευκουττάρων κατά του διαμέσου ιστού. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα Το μεταβολικά ενεργό κύτταρο της πνευμονικής κυκλοφορίας είανι το ενδοθηλιακό κύτταρο, που στους διάφορους πνευμονικούς ιστούς εμφανίζει διάφορους μορφολογικούς χαρακτήρες. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα καταλαμβάνου τα 33% της ολικής κυτταρικής μάζης του πνεύμονα. Η επιφανειακή έκταση των ενδοθηλίων των πνευμονιών αρτηριών αυξάνεται λόγω της θπάρξεως πολυάριθμων εκκολπωμάτων και συνολικά καταλαμβάνουν 120Μ2, ώστε να μπορεί να ασκεί ενδελεχή ποιοτικό έλεγχο στη διερχόμενη ποσότητα αίματος. Είναι μεσοδερμικής προελεύσεως και αφορίζου τη κυψελιδοτριχοειδική μεμβράνη προς τη πλευρά του αίματος. Το κυττόπλασμα φέρει πολυάριθμα κυστίδια, μιτοχόνδρια, ριβοσωμάτια και ενδοπλασματικό δίκτυο. Μερικά απ΄ τα κυστίδια φέρουν διαφραγμάτια και ≪βλέπουν≫ το παρέγχυμα, μερικά είανι ανοικτά προς τον αυλό των αγγείων και αυξάνουν την επιφάνεια της αγγειακής κοίτης και μερικά είναι ανοικτά προς το κυττόπλασμα. Σε κάθε ενδοθηλιακό κύτταρο υπάρχουν περιοχές που στερούνται κυστιδίων και εξασφαλίζουν, έτσι, τη λεπτότητα της τριχοειδικής <<μεμβράνης>>, ενώ σε διπλανές περιοχές του ιδίου κυττάρου, τα ενυπάρχοντα κυστίδια προσδίδουν κάποιο πάχος στη <<μεμβράνη>>. Τακυστίδια χρησιμέυουν για τη μεταφορά ρευστών και μακρομορίων δια μέσου του κυττάρου. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα συνδέονται στερεά μεταξύ τους. Έχουν περιγραφεί διακριτές δέσμες μυοϊνιδίων στο πνευμονικό ενδοθήλιο και η μορφολογική παράταξη των ενδοθηλιακών κυττάρων ευνοεί τη διττή τους λειτουργική αποστολή: Αφ΄ ενός μεν συμμετέχουν στη κατασκευή του κυψελιδοτριχοειδικού φραγμού, δια μέσου του οποίου επιτελείται, παθητικά, η ανταλλαγή αερίων, λόγω της τάσεως των μορίων να κινούνται αό περιοχή μεγαλύτερης συγκεντρώσεως, προς περιοχή μικρότερης συγκεντρώσεως και, αφ΄ετέρου, διαδραματίζει ενεργό ρόλο στη μεταβολική τροποποίηση διαφόρων ουσιών. Καθώς ο πνεύμονας δέχεται οολόκληρη το ποσό της καρδιακής εξωθήσεως και καθώς προηγείται της στεφανιαίας και εγκεφαλικής κυκλοφορίας, ο εποπτικός επί της συνθέσεως του αίματος έλεγχος του πνευμονικού παρεγχύματος, σε ότι αφορά τη τροποποίηση βιενεργών ουσιών (και τη κάθαρση των θρόμβων) με τον εμπλουτισμό του σε μία μεγαλη δέσμη θρομβολυτικών και υδρολυτικών ενζύμων φαίνεται τελεολογικά δικαιολογημένη. Η εντόπιση των διαφόρων αυτών μεταβολικών αντιδράσεων μελετάται εντατικά τα τελευταία χρόνια. Η σεροτονίνη π.χ. προσλαμβάνεται και αδρανοποιείται από την μονοαμινοξειδάση των ενδοθηλιακών κυττάρων των τριχοειδών. Αντίθετα, η νοραδρεναλίνη, προσλαμβάνεται και αποδομείται στα προτριχοειδή αρτηριόλια και φλεβίδια. Η αγγειοτενσίνη Ι ενεργοποιείται και η βραδυκινίνη αδρανοποιείται υπό, ή πλησίον, της ενδοθηλιακής μεμβράνης. Οι Byanetal θεωρούν ότι ο πιθανότερος τόπς της μεταβολικής δραστηριοτητας του ενδοθηλίου είναι τα κυστίδια. Όλα τα αρμόδια ένζυμα φαίνεται να συγκεντρώονται στα κυστίδι. Επί πλέον, έχει πρόσφατα αναγνωρισθεί η ικανότητα ενδοθηλίων – στις καλλιέργειες- να συνθέτουν καρβονική ανυδράση, ένα Ζη – εξαρτώμενο ένζυμο, που μεταξύ των άλλων επιταχύνει κατά 5.000 φορές το σχηματισμό ανθρακικού οξέος στα ερυθροκύτταρα. Διττανθρακικά ιόντα, ακολούθως, διαχέονται στο πλάσμα και μεταφέρονται στους πνεύμονες, όπου το CO2 ανασχηματίζεται και απάγεται παθητικά στο κυψελιδικό χώρο. Ενδέχεται, επομένως, η μεταβολική δραστηριότητα του αγγειακού ενδοθηλίου να αποδειχθεί ουσιώδης στην αμιγή αναπνευστική λειτουργία του πνεύμονα. Τα ενδοθηλιακά κύτταρα είναι, αναμφισβήτητα, τα μεταβολικώς ενεργά κύτταρα της πνευμονικής κυκλοφορίας. Ο διάμεσος χώρος Στο διάμεσο χώρο ευρίσκονται ινοβλάστες, μυοϊνοβλάστες, λεία μυίκά κύτταρα, μαστοκύτταρα, σπάνια λεμφοκύτταρα και μονοπύρηνα, περικύτταρα και συνδετικά κύτταρα. Τα τελευταία, που είναι τα πολυαριθμώτερα χαρακτηρίζονατι από διαπλεκόμενες κυτταροπλασματικές προβολές κα παρ΄όλο που συχνά ομοιάζουν με ινοβλάστες, στο κυτταρόπλασμα τους διακρίνονται σταγονίδια λιπιδίων. Γενικά οι κυτταροχημικές τους ιδιότητες δεν έχουν μελετηθεί σε βάθος, είναι γνωστό όμως, ότι περιέχουν λίγα λυσοσωμάτια, εμφανίζουν εστερολυτική δραστηριότητα και μετατρέπουν λιπαρά οξέασε σταγονίδια λιπιδίων, ενώ εμφανίζουν χαμηλή δραστηριότητα οξειδωτικών ενζύμων. Τα κύτταρα αυτά υπεισέρχονται στη σύνθεση της ελαστίνης και του κολαγόνου. Στο κυτταρόπλασμα τους διακρίνονται δεσμίδες μυοϊνιδίων, που δεσμεύουν αντισώματα αντιακτίνης και αντι-μυοσίνης. Τα συσταλτά αυτά κύτταρα διαφέρουν απ΄τα μυϊκά κύτταρα των πνευμονικών αρτηριών και του παρεγχύματος, κατά το ότι συστέλλονται παρουσία αδεναλίνης και παράγουν ΤΧΑ2, ενώ τα λεία μυϊκά κύτταρα υφίστανται χάλαση και παράγουν προσταγλανδίνες. Δεν αντιδρούν παρουσία σεροτονινης, αλλλά συσπώνται παρουσία υποξίας. Κατά τη σύσπασή τους τα κύτταρα αυτά προκαλούν πτύχωση του αντιστοίχου τμήματος του τοιχώματος της κυψελίδος, που προκαλεί διαταραχή της γραμμικής ροής αίματος στ΄αντίστοιχα κυψελιδικά τριχοειδή. Αυτά και άλλα ευρήματα, όπως π.χ. το γεγονός ότι αντικαθιστούν στον πνεύμονα του αρουραίου, την έλλειψη τυπικών λείων μυϊκών ινών στους κυψελωτούς πόρους, συνηγορούν υπέρ της απόψεως ότι τα κύτταρα αυτά επιτυγχάνουν μια μηχαμική αυτορύθμιση του τοπικού δείκτη αερισμού/ αιματώσεως. Ο ΕΝΔΟΓΕΝΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΝΕΥΜΟΝΟΣ Εφ΄όσον ο πνεύμονας είναι ένα ετερογενές όργανο, η εξέλιξη των λειτουργικών του διαδικασιών απαιτεί την εξασφάλιση ενέργειας. Η κυρία λειτουργία του πνεύμονος, που είναι η ανταλλαγή αερίων υποστηρίζεται από επί μέρους μηχανικά και βιοχημικά φαινόμενα, όπως π.χ. η συστολή των τραχειοβρογχικών και αγγειακών λείων μυϊκών ινών, η ρυθμική κίνηση των κροσσών, η έκκριση των βρογχικών αδένων, η αποκοκκίωση των μαστοκυττάρων κλπ. Επί πλέον, η σύνθεση φωσφολιπιδίων, η φαγοκύτωση των κεψελιδικών μακροφάγων, η συνθεση πρωτεϊνών είναι πρωταρχικές λειτουργίεςτου πνευμονικού παρεγχύματος (δηλ. Των κυψελιδικών κυττάρων Ι και ΙΙ, του ενδοθηλίου και του μεσεγχύματος), οι οποίες προϋποθέτουν τη διάθεση υποστρωμάτων, για την επιτέλεση των αναγκαιούντων βιοχημικών αντιδράσεων, και για τις οποίες, επιπροσθέτως, δαπανάται ενέργεια. Τέλος η αναγέννηση των κυττάρων των ιστών του πνεύμονος και ο εκτεταμένος εξωγενής μεταβολικός ρόλος του προϋποθέτουν , επίσης, ενέργεια. Η διάθεση ενέργειας, που απαιτείται για την ευόδωση των λειτουργιών αυτών, εξασφαλίζεται στο κυτταρικό επίπεδο, μέσω του μεταβολισμού των υδρογονανθράκων, των λιπών και των πρωτεϊνών και η απόδοση υψηλής ενέργειας φωσφορικών δεσμών του ATP είναι ο κύριος μηχανισμός μέσω του οποίου αποθηκεύεται ενέργεια, που μπορεί, ακολούθως, να χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργική δραστηριότητα του πνεύμονος. Συμπερασματικά, ο ενδογενής μεταβολισμός του πνεύμονος αναφέρεται στη βιοχημική υποστήριξη της συντηρήσεως λειτουργικά ικανού ιστού (διατήρηση υγιών κυττάρων και ποιοτικός και ποσοτικός έλεγχος διαμέσου εξωκυτταρίου ιστού) και την εξασφάλιση ενέργειας προς επιτέλεση της λειτουργικής αποστολής. Ο ενδογενής μεταβολισμός επηρεάζεται από διάφορους πνευμονικούς ή εξωπνευμονικούς παράγοντες, τη σχετική βιβλιογραφία των οποίων ανασκοπούμε παρακάτω: Ο μεταβολισμός της γλυκόζης Σε πειραματικά παρασκευάσματα έχει δειχθεί, ότι οπνεύμονας μπορεί να χρησιμοποιήσει διάφορα υποστρώματα, όπως τη γλυκόζη, μη εστεροποιημένα λιπαρά οξέα και ακόμη γαλακτικό οξύ, κετονοσώματα και διάφορα αμινοξέα, όπως την αλαλίνη. Ο μεταβολισμός της γλυκόζης στους πνεύμονες έχει λίγο μόνο μελετηθεί, παρ΄όλο που είναι γνωστό από το 1934 ότι ο πνεύμονας θηλαστικών μπορούσε να μετατρέψει γλυκόζη σε γαλακτικό οξύ. Η γλυκόζη είναι σημαντικό υπόστρωμα για τους πνεύμονες και γι αάλλους ιστούς και όργανα. Η πρόσληψη γλυκόζης απ΄τον ανθρώπινο εγκέφαλο π.χ. υπολογίζεται σε 18 μΜol/ gr.hr. απ΄τους σκελετικούς μύες 5.5 μMol/gr-hr. από την καρδιά 15μΜol/gr.hr κι απ΄τον πνεύμονα 10μMol/gr.hr. Ειδικώτερα ο πνεύμονας μπορεί να χρησιμοποιήσει γλυκόζη, υπό ρυθμό ευθέως ανάλογο της συγκεντρώσεως του υποστρώματος, που μεταβολίζεται μέσω μιας απ΄τις παρακάτω σημειούμενες οδούς: Κατ΄αρχή φωσφορυλιώνεται προς γλυκοζο-6-φωσφορικό οξύ, παρουσία ενός μορίου ΑΤΡ. Η ένωση αυτή είναι η κυρία ένωση, μέσω της οποίας προωθείται ο μεταβολισμός της γλυκόζης. Το γλυκόζο – 6 – φωσφορικό οξύ, μόλις σχηματισθεί είται μετατρέπεται σε γλυκογόνο και άλλους πολυσακχαρίτες, προς αποθήκευση και μελλοντική διάθεση, επί ελλείψεως ελεύθερης γλυκόζης, ή επαναποφωσφορυλιώνεται προς απελευθέρωση γλυκόζης στο περιβάλλον ή, τέλος, οξειδώνεται στι κοτόπλασμα και καταλήγει στην απελευθέρωση πυροσταφυλικού οξέος (αναερόβιος γλυκόλυση, οδός των Embden-Meyerhof), το οποίο ακολούθως εισέρχεται στα μιτοχόνδρια όπου οξειδώνεται αεροβίως προς CO2 (αερόβιος γλυκόλυση, κύκλος του Krebs, κιτρικού οξέος) προς απελευθέρωση 30 μορίων ATP. Η γλυκολυτική οδός, επομένως, είναι μια σημαντικότατη πηγή ενέργειας (απελευθερώνονται συνολικά 36 μόρια ΑΤΡ), αλλά και, επιπλέον, ουσιώδης στη βιοσύνθεση λιπιδίων και σχηματισμό αμινοξέων, μέσω του κύκλου του κιτρικού οξέος. Κατά τη γλυκόλυση σχηματίζεται γλυκεραλδεϋδο-3-φωσφορικοό οξύ, που αναγόμενο υπό του NADH υπεισέρχεται στη σύνθεση των τριγλυκερδίων και φωσφολιπιδίων. Είναι πιθανό ότι η σύνθεση του γλυκεραλδεϋδο-3-φωσφορικού οξέος, που εξασφαλίζεται με την οξείδωση της γλυκόζης, ερμηνεύει την προτίμηση του πνεύμονα να μεταβολίζει γλυκόζηακόμη και παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων άλλων υποστρωμάτων πχ. μη εστεροποιημένων λιπαρών οξέων, αν και η παρουσία περισσείας παλμιτικού οξέος ή γαλακτικού οξέος, προκαλεί μείωση της καύσεως της γλυκόζης. Η τελική μεταβολική κατάληξη τηςγλυκόζης στους πνεύμονες είναι το γαλακτικό οξύ και απ΄αυτή την άποψη, οι πνεύμονες ομοιάζουν προς τους σκελετικούς μύες, απ΄τους οποίους διαφέρει, όμως, κατά το ότι στους σκελετικούς μύες, η γλυκόλυση καθορίζεται απ΄τις απαιτήσεις ενεργείας, του οργάνου, ενώ στους πνεύμονες εξυπηρετεί, επιπλέον τοπικές μεταβολικές ανάγκες, όπως π.χ. τη σύνθεση λιπιδίων. Εβδομήντα -90% της γλυκόζης, που συμμετέχει στο σχηματισμό λιπιδίων ανιχνεύεται τελικά, στη φωσφατιδυλοχολίνη της επιφανειοδραστικής ουσίας. Αντίθετα, απ΄τους σκελετικούς μύες, το ήπαρ και τον λιπώδη ιστό, ο πνεύμονας δεν έχει την ικανότητα να αποθηκεύει γλυκόζη ως γλυκογόνο ή λιπίδια. Οι μεταβολικές ανάγκες του πνεύμονα, επομένως, ικανοποιούνται με την πρόσληψη εξωγενών υποστρωμάτων, αν και, τελευταία, οι Dattaetal. παρουσίασαν αντίθετα ευρήματα, διατηρήσεως δηλ. αθίκτων πνευμόνων επί 4άωρο και εξακολουθήσεως παραγωγής γαλακτικού οέος. Μικρό ποσοστό της προσλαμβανομένης στους πνεύμονες γλυκόζης (περίπου 10%) μεταστρέφεται σε αμινοξέα, μέσω τρανσαμινώσεως του πυροσταφυλικού οξέος, στο κυτόπλασμα. Επί στερήσεως γλυκόζης η πρωτεϊνοσύνθεση μειώνεται αν και μείωση της πρωτεϊνοσυνθέσεως αποδόθηκε, επίσης, σε ανεπάρκεια του NADPH ακόμη και παρουσίας γλυκόζης. Επί στερήσεως γλυκόζης ή περισσείας γαλακτικού οξέος, όπως πχ. κατά την άσκηση, ο πνεύμονας καταφεύγει στην οξείδωση γαλκτικού οξέος, προς εξοικονόμηση ενεργείας. Συμπερασματικά, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στο πνευμονικό μεταβολισμό της γλυκόζζης, σε σχέση με των άλλων οργάνων: Η αναερόβιος οξείδωση της γλυκόζης επικρατεί της αεροβίου, παρά το γεγονός ότι ο πνεύμονας είναι αροπληθές όργανο. Τα λιπαρά οξεά, που προέρχονατι απ΄το μεταβολισμό της γλυκόζης δεν επαρκούν για τη σύνθεση του α-γλυκεροφωσφορικού οξέος, που απαιτούνατι για τη λεκιθίνη και, επομένως, άλλες πηγές λιπαρών οξέων χρησιμοποιούνται για τη παραγωγή της επιφανειοδραστικής ουσίας. Ο πνεύμονας δεν μπορεί να αποθηκεύσει γλυκόζη ως γλυκογόνο ή λιπίδια και εμφανίζει ένα πολύ υψηλό ρυθμό οξειδώσεως λιπαρών οξέων. Σύνθεση πολυπεπτιδίων και λευκωμάτων Ο πνευμονικός μεταβολισμός των πρωτεϊνών και των πεπτιδίων έχει τύχει περιορισμένης μελέτης, κύρια λόγω τεχνικών δυσχερειών. Τελευταία, η εισαγωγή συγχρόνων τεχνικών, επέφερε σημαντική βελτίωση της κατανοήσεως των διαδικασιών πρωτεϊνοσυνθέσεως, στα διάφορα