Пульмонотоксичность - это свойство химических веществ, действуя на организм немеханическим путем вызывать структурно-функциональные нарушения со стороны органов дыхания.

Обладая огромной площадью поверхности, лёгкие находятся в состоянии постоянного воздействия ксенобиотиков, содержащихся во вдыхаемом воздухе. В подавляющем большинстве случаев, когда концентрации веществ малы, такие воздействия никак не проявляют себя. Если же уровень воздействия достаточно высок, формируется токсический процесс, тяжесть которого колеблется в широких пределах от незначительных явлений раздражения (транзиторная токсическая реакция) до тяжелейших расстройств со стороны многих органов и систем (интоксикация). Пульмонотоксичность может проявляться как при местном, так и при резорбтивном действии токсикантов. Более того, не все вещества, действующие ингаляционно, обладают пульмонотоксичностью. Для многих токсикантов легкие лишь входные ворота, которые они проходят, не вызывая повреждений (монооксид углерода, мыщьяковистый водород, стибин, ТЭС и т.д.). Вместе с тем к некоторым соединениям, проникающим в организм и другими путями (например, через желудочно-кишечный тракт) ткань легких чрезвычайно чувствительна. Вещества, порог чувствительности к которым органов дыхания существенно ниже, чем других органов и систем, и клиника поражения которыми характеризуется нарушениями со стороны, прежде всего, органов дыхания, условно можно отнести к группе пульмонотоксикантов.

Как следует из определения, не все вещества, вызывающие нарушения со стороны дыхательной системы обладают пульмонотоксичностью. Так, ксенобиотики, вмешивающиеся в механизмы центральной регуляции дыхания (наркотические аналгетики, неэлектролиты, барбитураты и др.), отравление которыми сопровождаются выраженными функциональными нарушениями со стороны дыхательной системы, к числу пульмонотоксикантов в строгом смысле слова не относятся.

По большей части пульмонотоксичность проявляется при ингаляционном способе воздействия ксенобиотиков в форме газов, паров и аэрозолей. Перечень веществ, действующих на организм ингаляционно, очень велик и включает загрязнители атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны, гербициды, пестициды, сильнодействующие и ядовитые вещества (СДЯВ - при нештатных ситуациях на производствах), отравляющие вещества (ОВ - в ходе военных конфликтов) и т.д.

Некоторые вещества вызывают поражение уже вследствие однократного воздействия, другие провоцируют патологию только при длительной экспозиции или повторных воздействиях.

Каким бы образом не формировался токсический процесс, клинические эффекты группируются вокруг достаточно ограниченного числа типических патологических состояний. К их числу относятся: явления обратимого раздражения верхнего и нижнего отделов дыхательных путей; стойкое поражение дыхательных путей; повреждение терминальных респираторных единиц легких (ацинусов) в форме воспалительных, пролиферативных процессов и нарушения проницаемости альвеолярно-капиллярного барьера; новообразования. Некоторые токсиканты способны вызывать множественные нарушения со стороны дыхательной системы. Так, асбест вызывает не только фиброз легочной ткани, но и рак легких. Сигаретный дым вызывает самый широкий спектр патологических состояний от хронического бронхита до эмфиземы и рака легких.

Краткая характеристика морфологии дыхательной системы

Выделяют три основных отдела дыхательной системы: назофарингиальный (полость носа, ротовая полость, гортань), трахеобронхиальный (трахея, первичные бронхи, вторичные бронхи), лёгочный (терминальные бронхи, респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки, альвеолы). Газообмен осуществляется в структурах, располагающихся ниже респираторных бронхиол (ацинус). В тканях лёгких и бронхов обнаружено более 40 типов клеток, каждый из которых обладает существенными морфо-функциональными особенностями и, следовательно, особой чувствительностью к действию токсикантов.

Назофарингиальный отдел

Назофарингиальная область дыхательной системы человека начинается в носовых ходах, продолжается горизонтально, изгибается, под углом 90⁰, постепенно переходит в фаринголарингиальный отдел. Анатомический изгиб дыхательных путей образует первый барьер на пути ингалируемых токсикантов. Здесь вдыхаемые частицы аэрозоля диаметром 5 - 10 мкм сталкиваются со стенками воздухоносных путей и оседают на выстилающем их эпителии. Область гортани является анатомическим продолжением назофарингиальной области, её поражение отмечается при аналогичных условиях.

Трахеобронхиальный отдел

Этот отдел воздухоносных путей является вторым эшелоном защиты лёгких от токсикантов. Дыхательные пути покрыты реснитчатым эпителием. Секреторные клетки, бокаловидные клетки, щеточные клетки, клетки Клара и целый ряд других клеток продуцируют секрет, тонким слоем выстилающий слизистую дыхательных путей. Реснички эпителия совершают ритмические движения, поддерживая ток слизи из легких. С этим током из лёгких и дыхательных путей выводятся адсорбировавшиеся на поверхности эпителия частицы веществ не растворяющихся в воде (и, следовательно, секрете трахеобронхиальных желез). Скорость движения частиц по поверхности эпителия трахеи и бронхов составляет 1 - 4 мкм/ мин. Мукоцилиарный транспорт - важнейший механизм освобождения дыхательных путей от ингалированных частиц аэрозолей.

Дыхательные пути подразделяются на три основные категории: бронхи, содержащие хрящ, респираторные бронхиолы, участвующие в газообмене, альвеолярные ходы. Хрящесодержащие бронхи выполняют функцию своеобразного каркаса лёгких и совместно с вышележащими дыхательными путями образуют так называемое "мёртвое пространство", объём которого оценивается физиологическими методами.

Респираторные бронхиолы представляют собой короткие трубочки диаметром около 0,5 мм с эластичной стенкой. Их поверхность выстлана реснитчатым и кубовидным эпителием, который постепенно уплощаясь, превращается в альвеолярный эпителий, выстилающий альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки, альвеолы.

Паренхима легких

Паренхима лёгких образована огромным количеством альвеол. Альвеолы представляют собой тонкостенные микроскопические полости, открывающиеся в альвеолярный мешочек, альвеолярный ход или непосредственно в респираторную бронхиолу. Несколько сотен тесно примыкающих друг к другу альвеолярных ходов и мешочков образуют терминальную респираторную единицу (ацинус).

Газообмен, в основном, осуществляется в альвеолах. Барьер на пути диффундирующих газов образуют мембраны, состоящие из слоя альвеолярного эпителия, промежуточного вещества и эндотелиальных клеток капилляров. Альвеолярный эпителий образуется клетками трёх типов. Клетки первого типа представляют собой сильно уплощенные структуры, выстилающие полость альвеолы. Именно через эти клетки осуществляется диффузия газов. Клетки второго типа имеют кубовидную форму. Их поверхность покрыта микроворсинками, а цитоплазма богата ламеллярными телами. Эти клетки депонируют сурфактант - поверхностно-активное вещество сложной липопротеидной природы, содержащееся в тонкой пленке жидкости, выстилающей внутреннюю поверхность альвеол. Сурфактант регулирует силу поверхностного натяжения альвеолярной мембраны. Уменьшая силу поверхностного натяжения стенок альвеол, вещество не позволяет им спадаться. Его содержание контролируется процессами синтеза, выделения и депонирования. Клетки третьего типа, это легочные макрофаги, фагоцитирующие чужеродные частицы, попавшие в альвеолы, и участвующие в формировании иммунологических реакций в лёгочной ткани. Макрофаги способны к миграции по дыхательным путям, лимфатическим и кровеносным сосудам.

Интерстициальное вещество обычно представлено несколькими эластическими и коллагеновыми волокнами, фибробластами, иногда клетками других типов.

При патологических процессах с вовлечением любого компонента терминальной респираторной единицы - эпителия, эндотелия, интерстиция, затрудняется газообмен в лёгких. Денудация эпителия приводит к нарушению синтеза, выделения и депонирования сурфактанта, проницаемости альвеолярно-капиллярного барьера, экссудации отечной жидкости в просвет альвеолы; интерстициальный фиброз затрудняет диффузию газов; повреждение эндотелия усиливает проницаемость альвеолярно-капиллярного барьера, вызывает гемодинамические нарушения в легких, изменяет нормальное соотношение объема вентиляции и гемоперфузии легких и т.д.