¿Cómo funciona el aclaramiento mucociliar? - Aclaramiento y eliminación de moco

El tracto respiratorio está expuesto diariamente a patógenos virales y bacterianos, partículas y material gaseoso con la amenaza constante de inflamación e infección de las vías respiratorias (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). El sistema respiratorio utiliza varios mecanismos de defensa contra los patógenos inhalados y las partículas, incluida la eliminación de la tos, las barreras anatómicas, los cambios aerodinámicos y los mecanismos inmunitarios, pero la primera línea de defensa de los pulmones es la eliminación mucociliar (MCC; Bustamante-Marin y Ostrowski, 2017). .

El CCM está compuesto por una capa superficial de las vías respiratorias (ASL) y estructuras similares a pelos llamadas cilios. El ASL tiene dos componentes: una capa de moco que atrapa las partículas extrañas inhaladas y los patógenos y una capa periciliar de baja viscosidad (PCL) que mantiene la humedad de las superficies de las vías respiratorias y promueve el batido ciliar rítmico para una eliminación eficaz del moco (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). En la salud, el latido rítmico sincronizado de los cilios transporta continuamente el moco con las partículas extrañas y / o el patógeno hacia la faringe, donde se ingiere o expectora (Jing et al., 2017). La función anormal de los cilios puede conducir a un CCM deficiente, que se asocia con diversas enfermedades respiratorias, como la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), la fibrosis quística, la sinusitis y las infecciones respiratorias crónicas (Jing et al., 2017).

La anatomía y fisiología relacionadas con el aclaramiento mucociliar (aclaramiento y eliminación de moco a través del movimiento de los cilios)

El sistema respiratorio se divide en el tracto respiratorio superior o vía aérea superior y el tracto respiratorio inferior o vía aérea inferior. La vía aérea superior incluye la nariz y los conductos nasales, los senos paranasales, la cavidad oral, la faringe y la porción de la laringe por encima de las cuerdas vocales, mientras que la vía aérea inferior se divide en zona de conducción y zona respiratoria. La zona conductora está formada por la porción de la laringe debajo de las cuerdas vocales, la tráquea y dentro de los pulmones, los bronquios, los bronquiolos y la zona respiratoria están formados por los bronquiolos respiratorios, los conductos alveolares y los alvéolos. El porcentaje de células ciliadas de las vías respiratorias aumenta de aproximadamente un 47% en la tráquea a un 73% en el epitelio de las vías respiratorias pequeñas (bronquiolos respiratorios) (Tilley et al., 2015).

Los cilios están presentes en las células epiteliales que revisten el tracto respiratorio (Munkholm y Mortensen, 2014). Los cilios son proyecciones móviles similares a pelos que miden aproximadamente 6 µm de largo y 250 nm de diámetro (Munkholm & Mortensen, 2014). Los cilios de las vías respiratorias laten de manera coordinada a baja frecuencia (10-20 Hz) que resulta en ondas metacrónicas (Bustamante-Marin y Ostrowski, 2017; Tilley et al., 2015). Las ondas viajan a través del epitelio, empujando el moco suprayacente hacia la faringe para ser tragado (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017).

Aparte de las células ciliadas, las células secretoras están presentes en las vías respiratorias que generan un gel deformable, conocido como moco (Munkholm & Mortensen, 2014). En las vías respiratorias sanas, el moco se separa de los cilios por el PCL, que es una capa líquida periciliar de baja viscosidad que evita que el moco se adhiera a la membrana apical epitelial, lo que permite que los cilios laten rápidamente (Munkholm & Mortensen, 2014) .

El sistema respiratorio comienza a formarse alrededor de la cuarta semana de gestación, donde el endodermo forma el epitelio y las glándulas de la laringe, la tráquea, los bronquios y el epitelio del revestimiento pulmonar (Bustamante-Marin y Ostrowski, 2017). Después del nacimiento, los alvéolos aumentan en número para alcanzar el rango adulto de 300 millones a los 2 años de edad (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). La vía aérea, por otro lado, no aumenta en número y las células ciliadas de la vía aérea son incapaces de autorrenovarse (Bustamante-Marin y Ostrowski, 2017; Tilley et al., 2015).

Efectos adversos del tabaquismo en el aclaramiento mucociliar (aclaramiento y eliminación del moco a través del movimiento de los cilios)

Los fumadores tienen un mayor riesgo de enfermedades respiratorias, como infecciones del tracto respiratorio y EPOC. Varios estudios demostraron que el humo del cigarrillo causa un mecanismo de CCM ineficaz secundario a lo siguiente:

  1. Reducción de la frecuencia de los latidos de los cilios
  2. Interrupción de ondas metacrónicas
  3. Disminución del número de células ciliadas.
  4. Cambios en la estructura de los cilios, como cilios fusionados y cilios de menor longitud (Leopold et al., 2009).

La disminución del número de células ciliadas, la reducción de la frecuencia de los latidos de los cilios y los cambios en la coordinación intercelular de las ondas metacrónicas se asocian con la disminución relacionada con el tabaquismo en la eficiencia del CCM (Leopold et al., 2009). La altura de los cilios de los fumadores es un 10% más corta que la de los no fumadores (Leopold et al., 2009). La altura del ASL es constante, pero la altura de los cilios en los fumadores se reduce, lo que disminuye la interacción entre los cilios y el moco en el movimiento hacia adelante (Leopold et al., 2009). Estos mecanismos contribuyen a la disfunción del CCM inducida por el tabaquismo.

Efectos adversos de la contaminación del aire en el aclaramiento mucociliar (aclaramiento y eliminación de moco a través del movimiento de los cilios)

Varios estudios han demostrado un fuerte vínculo entre los contaminantes del aire y las enfermedades respiratorias crónicas. La exposición a contaminantes del aire perjudica la formación de nuevos cilios. Un estudio reciente mostró que los contaminantes del aire, como los gases de escape de los vehículos y el polvo ocupacional, contienen agonistas toxicológicos que se unen a los receptores de aril hidrocarburos (AhR; Crotta et al., 2016). AhR funciona como un factor de transcripción necesario para la formación de células multiciliadas y la desintoxicación (Crotta et al., 2016). La presencia de contaminantes del aire en las vías respiratorias hace que AhR desvíe su enfoque de la formación de nuevos cilios para iniciar un proceso de desintoxicación (Crotta et al., 2016).

La desviación de AhR altera la formación de nuevos cilios, lo que lleva a una reducción del número de cilios en el epitelio de las vías respiratorias (Crotta et al., 2016). Un número menor de cilios conduce a una eliminación mucociliar ineficaz de patógenos y partículas de las vías respiratorias, lo que resulta en enfermedades respiratorias (Crotta et al., 2016). Es más probable que los bebés pequeños estén sujetos a los efectos de la ciliogénesis alterada mediada por AhR, ya que esta desregulación ocurre predominantemente durante la fase temprana del desarrollo (Crotta et al., 2016).

Disfunción ciliar en la discinesia ciliar primaria

La discinesia ciliar primaria (PCD) es un trastorno autosómico recesivo de los cilios móviles. Los pacientes con PCD tienen motilidad ciliar pero CCM ineficaz (Tilley et al., 2015). La PCD se asocia con una frecuencia de latido de los cilios reducida y una forma de onda de los cilios discinéticos, lo que contribuye a un CCM ineficaz (Tilley et al., 2015). Las manifestaciones clínicas de la DCP incluyen congestión nasal, sinusitis crónica, infección recurrente del tracto respiratorio inferior, bronquiectasias, trastornos respiratorios neonatales en recién nacidos, otitis media crónica, hipoacusia transitoria / retrasos en el habla, infertilidad masculina y defectos en la lateralidad de los órganos (50% de los casos ) (Tilley et al., 2015). Las enfermedades respiratorias en la PCD son causadas por MCC defectuoso y empeoran con el tiempo, como consecuencia de infecciones repetidas del tracto respiratorio (Tilley et al., 2015).

Aclaramiento mucociliar asistido por OPEP (aclaramiento y eliminación de moco a través del movimiento de los cilios)

Cualquier deficiencia en el mecanismo de depuración mucociliar se asocia con enfermedades respiratorias, como asma, EPOC, fibrosis quística, sinusitis, bronquiectasias e infecciones respiratorias crónicas. El uso de técnicas terapéuticas que ayudarían a mejorar la función del CCM es beneficioso para los pacientes con enfermedades respiratorias, los fumadores y las personas que están crónicamente expuestas a la contaminación del aire.

El dispositivo AirPhysio® es un dispositivo de mano que utiliza presión espiratoria positiva oscilante (OPEP), que mejora eficazmente la función del CCM y aclara las secreciones de las vías respiratorias en personas con enfermedades respiratorias, así como en fumadores y personas con exposición prolongada a la contaminación del aire. La OPEP reduce la viscoelasticidad del moco y hace que la movilización del moco hacia las vías respiratorias sea más fácil de tragar o toser (Myers, 2007). AirPhysio® reduce la acumulación de moco en las vías respiratorias, lo que puede ayudar a mejorar la función pulmonar y la calidad de vida relacionada con la salud.

Última actualización el 14 de enero de 2022 por Mark

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