Тонус дыхательных путей , сокращение от тонуса гладких мышц дыхательных путей , представляет собой степень устойчивой сократительной активации гладких мышц дыхательных путей . [1] Дыхательные пути имеют базовый тонус и, следовательно, базовый уровень сокращения их гладкой мускулатуры. Тонус дыхательных путей является ключевым фактором, определяющим функцию легких и наличие респираторных симптомов при обструктивных заболеваниях легких , таких как астма , при которых базовый тонус дыхательных путей повышен. [2] Верхний предел спектра тонуса дыхательных путей представляет собой бронхоконстрикцию , при которой гладкие мышцы дыхательных путей значительно сокращены, в то время как нижний предел представляет собой бронходилатацию , при которой мышцы относительно расслаблены.
Хотя тонус дыхательных путей связан с потоком воздуха в дыхательных путях и калибром дыхательных путей, поскольку увеличение тонуса дыхательных путей уменьшает поток воздуха из-за сокращения гладких мышц дыхательных путей, эти два понятия не являются синонимами, поскольку поток воздуха определяется структурными и функциональными свойствами дыхательных путей, а также паренхимы легких в дополнение к тонусу дыхательных путей. [1] [3]
Тонус дыхательных путей и сопротивление дыхательных путей в основном коррелируют, [4] но адекватный тонус верхних дыхательных путей необходим для воздушного потока и проходимости дыхательных путей; [5] недостаточный тонус верхних дыхательных путей во время сна может, например, привести к обструктивному апноэ во сне . [6]
Сигнализация автономной нервной системы играет ключевую роль в определении тонуса дыхательных путей. Иннервация гладкой мускулатуры дыхательных путей различается между верхними и нижними дыхательными путями . [7]
Глотка иннервируется черепными нервами VII , IX , XII , тогда как глотка и гортань иннервируются блуждающим нервом. [7]
Тонус нижних дыхательных путей, бронхов или бронхов опосредуется как иннервацией гладкой мускулатуры дыхательных путей, так и, возможно, иннервацией сосудистой системы слизистой оболочки дыхательных путей . Гладкие мышцы нижних дыхательных путей в основном иннервируются только блуждающим нервом. [8] [9]
Гладкая мускулатура дыхательных путей в основном иннервируется холинергическими парасимпатическими нервами, в то время как ее адренергическая симпатическая иннервация редка или отсутствует. В частности, холинергическая парасимпатическая сигнализация повышает тонус дыхательных путей, то есть тонус дыхательных путей пропорционален тонусу блуждающего нерва . [8] [10]
Несмотря на этот общий эффект повышения тонуса дыхательных путей, отдельные эффекты мускариновых ацетилхолиновых рецепторов, экспрессируемых мышечными клетками дыхательных путей, из которых существует 5 подтипов, от М1 до М5 , являются амбивалентными. Рецепторы М3 напрямую приводят к сокращению гладких мышц дыхательных путей, т. е. повышению тонуса дыхательных путей, в то время как рецепторы М2 (также ) экспрессируемые нейронами дыхательных путей, подавляют дальнейшее высвобождение ацетилхолина в отрицательной обратной связи , где холинергическая парасимпатическая сигнализация снижает дальнейшую холинергическую парасимпатическую сигнализацию, что может объяснить неожиданно низкую эффективность некоторых неселективных антагонистов мускариновых рецепторов , таких как ипратропиум бромид . [10]
Рецепторы M2 менее функциональны при астме, нарушая отрицательную обратную связь , которая обычно снижает тонус дыхательных путей, что может играть роль в астматической гиперреактивности дыхательных путей. [10]
Как уже упоминалось, адренергическая симпатическая иннервация гладких мышц дыхательных путей, вероятно, незначительна; однако симпатическая иннервация сосудистой системы слизистой оболочки дыхательных путей имеет значение. Мышечная сосудистая система дыхательных путей контролирует поток питательных веществ в дыхательные пути, температуру дыхательных путей, а также клиренс нерастворимых частиц в дыхательных путях, что может играть важную роль в активности ингаляционных бронходилататоров , тем самым влияя на реактивность дыхательных путей и изменения тонуса дыхательных путей при обструктивных заболеваниях легких. [9]
Существуют противоречивые данные относительно влияния дофамина на тонус дыхательных путей in vivo , при этом некоторые исследования сообщают о бронхоконстрикции, а другие — о бронходилатации после ингаляции дофамина. В одном исследовании дофамин ослабил повышение тонуса дыхательных путей, вызванное холинергической сигнализацией, но усилил гистаминергическую бронхоконстрикцию, в то время как оба сигнала были ослаблены в настоящем исследовании после внутривенного введения дофамина. [11] Таким образом, на данный момент нельзя сделать никаких выводов.
Острая активация рецепторов D2 , экспрессируемых гладкомышечными клетками дыхательных путей, ингибирует аденилатциклазу , снижая уровень цАМФ , что приводит к повышению тонуса дыхательных путей. Однако их длительная активация квинпиролом , агонистом рецепторов D2 и D3 , парадоксальным образом усиливает активность аденилатциклазы, повышая уровень цАМФ, что приводит к бронходилатации через фосфолипазу C и протеинкиназу C. [ 12]
Гистамин является прямым бронхоконстриктором, который повышает тонус дыхательных путей путем активации рецепторов H1 , экспрессируемых гладкомышечными клетками дыхательных путей. [3]
Шесть рецепторов вкуса типа 2 (горького) (TAS2R) экспрессируются клетками гладких мышц дыхательных путей. На языке рецепторы горького вкуса, вероятно, развились для избежания приема растительных токсинов. В легких рецепторы горького вкуса выполняют парадоксально обратную функцию, вызывая расслабление гладких мышц дыхательных путей, т. е. снижение тонуса дыхательных путей. Таким образом, агонисты рецепторов горького вкуса представляют собой многообещающие потенциальные новые бронходилататоры. [12] [13]
Неселективное ингибирование фосфодиэстеразы теофиллином было предложено в качестве механизма, лежащего в основе его бронходилатирующего действия. Фосфодиэстеразы разрушают внутриклеточный цАМФ , что приводит к сокращению мышц. Ингибирование фосфодиэстераз увеличивает концентрацию цАМФ в гладкомышечных клетках дыхательных путей, снижая тонус дыхательных путей. Агонизм аденозиновых рецепторов, вероятно, не играет важной роли в снижении тонуса дыхательных путей, вызванном теофиллином, поскольку вдыхание аденозина фактически повышает тонус дыхательных путей, хотя, вероятно, это причина аритмогенности теофиллина . [12] [14] [15]
Подобно гистамину, некоторые цистеиниловые лейкотриены , такие как лейкотриен D 4 , являются прямыми бронхоконстрикторами и повышают тонус дыхательных путей, связываясь с рецепторами на гладкомышечных клетках дыхательных путей. Бронхоконстрикторные лейкотриены действуют через общий рецептор cys-LT 1 . [3]
Тромбоксан — это прямой бронхоконстриктор, который действует через тромбоксановые рецепторы на гладкомышечные клетки дыхательных путей. [3]