Hoe werkt mucociliaire klaring - slijmopruiming en -verwijdering?

De luchtwegen worden dagelijks blootgesteld aan virale en bacteriële pathogenen, deeltjes en gasvormig materiaal met de constante dreiging van luchtwegontsteking en infectie (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). Het ademhalingssysteem gebruikt verschillende verdedigingsmechanismen tegen ingeademde pathogenen en deeltjes, waaronder hoestklaring, anatomische barrières, aerodynamische veranderingen en immuunmechanismen, maar de eerste verdedigingslinie van de longen is de mucociliaire klaring (MCC; Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017) .

De MCC bestaat uit een luchtwegoppervlaktelaag (ASL) en haarachtige structuren die trilhaartjes worden genoemd. De ASL bestaat uit twee componenten: een slijmlaag die ingeademde vreemde deeltjes en ziekteverwekkers vasthoudt en een periciliaire laag met een lage viscositeit (PCL) die de vochtigheid van de luchtwegen op peil houdt en ritmische ciliaire kloppen bevordert voor een efficiënte slijmopruiming (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). In de gezondheidszorg transporteert het gesynchroniseerde ritmische kloppen van trilhaartjes continu het slijm met de vreemde deeltjes en/of ziekteverwekker naar de keelholte waar het wordt ingeslikt of opgehoest (Jing et al., 2017). Abnormale functie van de trilharen kan leiden tot een slechte MCC, die wordt geassocieerd met verschillende luchtwegaandoeningen, zoals chronische obstructieve longziekte (COPD), cystische fibrose, sinusitis en chronische luchtweginfecties (Jing et al., 2017).

De anatomie en fysiologie gerelateerd aan mucociliaire klaring (mucusklaring en verwijdering door cilia-beweging)

Het ademhalingssysteem is verdeeld in de bovenste luchtwegen of bovenste luchtwegen en de onderste luchtwegen of onderste luchtwegen. De bovenste luchtweg omvat de neus en neusgangen, neusbijholten, de mondholte, de keelholte en het gedeelte van het strottenhoofd boven de stembanden, terwijl de onderste luchtweg verder is verdeeld in geleidende zone en ademhalingszone. De geleidende zone wordt gevormd door het gedeelte van het strottenhoofd onder de stembanden, de luchtpijp en in de longen worden de bronchiën, de bronchiolen en de ademhalingszone gevormd door de ademhalingsbronchiolen, de alveolaire kanalen en de longblaasjes. Het percentage trilhaarcellen in de luchtwegen stijgt van ongeveer 47% in de luchtpijp tot 73% in het epitheel van de kleine luchtwegen (respiratoire bronchiolen) (Tilley et al., 2015).

Cilia zijn aanwezig op epitheelcellen die de luchtwegen bekleden (Munkholm & Mortensen, 2014). Cilia zijn beweeglijke haarachtige uitsteeksels die ongeveer 6 µm lang en 250 nm in diameter zijn (Munkholm & Mortensen, 2014). De trilharen van de luchtwegen kloppen op een gecoördineerde manier met een lage frequentie (10-20 Hz), wat resulteert in metachronale golven (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017; Tilley et al., 2015). De golven reizen over het epitheel en duwen het bovenliggende slijm omhoog naar de keelholte om te worden ingeslikt (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017).

Afgezien van de trilhaarcellen zijn er secretoire cellen aanwezig in de luchtwegen die een vervormbare gel genereren, bekend als slijm (Munkholm & Mortensen, 2014). In gezonde luchtwegen wordt het slijm van de trilharen getild door de PCL, een laagviskeuze periciliaire vloeistoflaag die voorkomt dat het slijm aan het epitheliale apicale membraan hecht, waardoor de trilhaartjes snel kunnen kloppen (Munkholm & Mortensen, 2014) .

Het ademhalingssysteem begint zich te vormen rond de vierde week van de zwangerschap, waarbij het endoderm het epitheel en de klieren van het strottenhoofd, de luchtpijp, de bronchiën en het epitheel van het longslijmvlies vormt (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). Na de geboorte nemen de longblaasjes in aantal toe om het volwassen bereik van 300 miljoen te bereiken op de leeftijd van 2 jaar (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017). De luchtweg neemt daarentegen niet in aantal toe en de trilhaarcellen van de luchtwegen zijn niet in staat tot zelfvernieuwing (Bustamante-Marin & Ostrowski, 2017; Tilley et al., 2015).

Nadelige effecten van roken op de mucociliaire klaring (mucusklaring en verwijdering door beweging van de trilharen)

Rokers lopen een verhoogd risico op aandoeningen van de luchtwegen, zoals luchtweginfecties en COPD. Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat sigarettenrook een inefficiënt MCC-mechanisme veroorzaakt, secundair aan het volgende:

  1. Verminderde frequentie van trilhaartjes
  2. Verstoring van metachronale golven
  3. Verminderd aantal trilhaarcellen
  4. Veranderingen in de structuur van de trilharen, zoals gefuseerde trilhaartjes en kortere trilhaartjes (Leopold et al., 2009).

Een verminderd aantal trilhaarcellen, een verminderde slagfrequentie van de trilharen en veranderingen in de intercellulaire coördinatie van de metachronale golven zijn geassocieerd met de aan roken gerelateerde afname van de MCC-efficiëntie (Leopold et al., 2009). De cilia-hoogte van rokers blijkt 10% korter te zijn dan die van niet-rokers (Leopold et al., 2009). De ASL-hoogte is constant, maar de cilia-hoogte bij rokers is verminderd, waardoor de interactie tussen cilia en slijm bij de voorwaartse slag afneemt (Leopold et al., 2009). Deze mechanismen dragen bij aan door roken veroorzaakte MCC-disfunctie.

Nadelige effecten van luchtverontreiniging op mucociliaire klaring (mucusklaring en verwijdering door beweging van de trilharen)

Verschillende onderzoeken hebben een sterk verband aangetoond tussen luchtverontreinigende stoffen en chronische luchtwegaandoeningen. Blootstelling aan luchtverontreinigende stoffen schaadt de vorming van nieuwe trilhaartjes. Een recente studie toonde aan dat luchtverontreinigende stoffen, zoals uitlaatgassen van voertuigen en beroepsstof, toxicologische agonisten bevatten die zich binden aan arylkoolwaterstofreceptoren (AhR; Crotta et al., 2016). AhR functioneert als een transcriptiefactor die nodig is voor de vorming van multiciliated cellen en ontgifting (Crotta et al., 2016). De aanwezigheid van luchtverontreinigende stoffen in de luchtwegen zet AhR ertoe aan zijn aandacht af te leiden van het vormen van nieuwe trilhaartjes om een ​​ontgiftingsproces te starten (Crotta et al., 2016).

De omleiding van AhR belemmert de vorming van nieuwe trilhaartjes, wat leidt tot een vermindering van het aantal trilhaartjes in het luchtwegepitheel (Crotta et al., 2016). Een kleiner aantal trilharen leidt tot een inefficiënte mucociliaire klaring van pathogenen en deeltjes uit de luchtwegen, wat resulteert in aandoeningen van de luchtwegen (Crotta et al., 2016). Het is zeer waarschijnlijk dat jonge zuigelingen worden blootgesteld aan de effecten van gestoorde AhR-gemedieerde ciliogenese, aangezien deze ontregeling voornamelijk optreedt tijdens de vroege ontwikkelingsfase (Crotta et al., 2016).

Cilia-disfunctie bij primaire ciliaire dyskinesie

Primaire ciliaire dyskinesie (PCD) is een autosomaal recessieve aandoening van beweeglijke cilia. Patiënten met PCD hebben ciliaire motiliteit maar ineffectieve MCC (Tilley et al., 2015). PCD wordt in verband gebracht met een verminderde slagfrequentie van de trilharen en een dyskinetische golfvorm van de trilharen, wat bijdraagt ​​aan ineffectieve MCC (Tilley et al., 2015). De klinische manifestaties van PCD zijn onder meer verstopte neus, chronische sinusitis, terugkerende infectie van de onderste luchtwegen, bronchiëctasie, neonatale ademhalingsstoornissen bij pasgeborenen, chronische middenoorontsteking, voorbijgaand gehoorverlies/spraakvertragingen, mannelijke onvruchtbaarheid en defecten in laterale organen (50% van de gevallen). ) (Tilley et al., 2015). Luchtwegaandoeningen bij PCD worden veroorzaakt door defecte MCC en verergeren in de loop van de tijd, secundair aan herhaalde luchtweginfecties (Tilley et al., 2015).

OPEP Assisted Mucociliary Clearance (mucusklaring en verwijdering door cilia-beweging)

Elke tekortkoming in het mechanisme van mucociliaire klaring wordt geassocieerd met aandoeningen van de luchtwegen, zoals astma, COPD, cystische fibrose, sinusitis, bronchiëctasie en chronische luchtweginfecties. Het gebruik van therapeutische technieken die de MCC-functie zouden helpen verbeteren, is gunstig voor patiënten met luchtwegaandoeningen, rokers en personen die chronisch worden blootgesteld aan luchtvervuiling.

AirPhysio®-apparaat is een draagbaar apparaat dat gebruik maakt van oscillerende positieve expiratoire druk (OPEC) therapie, die de MCC-functie effectief verbetert en luchtwegsecreties verwijdert bij personen met aandoeningen van de luchtwegen, evenals bij rokers en mensen met langdurige blootstelling aan luchtvervuiling. OPEP vermindert de visco-elasticiteit van het slijm en maakt de mobilisatie van slijm in de luchtwegen gemakkelijker door te slikken of uit te hoesten (Myers, 2007). AirPhysio® vermindert de ophoping van slijm in de luchtwegen, wat de longfunctie en gezondheidsgerelateerde kwaliteit van leven kan helpen verbeteren.

Laatst bijgewerkt op 14 januari 2022 door Markeer

Ossaward