Một số chức năng khác của bộ máy hô hấp

Bộ máy hô hấp bao gồm đường dẫn khí và phổi. Khi nói đến chức năng của bộ máy hô hấp, chúng ta thường chủ yếu nghĩ đến chức năng cung cấp oxy cho cơ thể và đào thải CO2, sản phẩm chuyển hóa của tổ chức ra khỏi cơ thể. Trong các chương ở trên chúng tôi đã đề cập đến chức năng chủ yếu của bộ máy hô hấp. Trong phần này chúng tôi trình bày một số chức năng ngoài hô hấp của phổi, những chức năng này trong vài thập niên gần đây đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu. Những chức năng được trình bày trong phần này bao gồm [7] [15] [32] [34] [37]:

• Chức năng phát âm.
• Chức năng bảo vệ.
• Chức năng chuyển hoá một số chất.

Chức năng phát âm

Trong phần cấu trúc của bộ máy hô hấp chức năng phát âm đã được trình bày sơ qua. Trong phần này chúng tôi trình bày chi tiết hơn về chức năng này.

Giải phầu cơ quan phát âm

Cơ quan phát âm của con người được cấu tạo hết sức phức tạp. Chúng ta không thể nói đơn giản là do luồng khí thở ra làm rung hai dây thanh âm của thanh quản tạo nên tiếng nói, tiếng cười hay tiếng khóc được. Đi sâu vào vấn đề phát âm và tiếng nói có cả một phân môn về thanh học của chuyên ngành tai-mũi-họng.

Để có thể tạo ra tiếng nói đòi hỏi phải có sự phối hợp hoạt động của cơ quan phát âm gồm phổi, thanh quản và hệ thống cộng hưởng với sự chỉ đạo đồng bộ của hệ thẩn kinh trung ương và thông qua một loạt phản xạ có điều kiện ở vỏ não. Tuy nhiên thanh quản đóng vai trò chính trong việc tạo thành giọng nói.

Thanh quản nằm giữa họng và khí quản, nó giống như một ống rỗng bị thắt eo ở đoạn giữa và phình ra ở đoạn dưới, có đường kính nhỏ hơn hạ họng và nằm gọn ở giữa hạ họng. Góc nhỏ diện của hạ họng ở hai bên thanh quản gọi là xoang lê. Lỗ trên của thanh quản được bảo vệ bởi thanh thiệt, lỗ dưới liền với khí quản bởi sụn nhẫn. Ở phần tư dưới của ống thanh quản có một chỗ hẹp được tạo ra bởi hai dây thanh âm ở hai bên. Dây thanh âm là một cái nẹp, gồm có niêm mạc, cân, cơ và đi từ cực trước (góc sụn giáp) ra cực sau thanh quản (sụn phễu). Dây thanh âm là một bộ phận di động có thế khép hay mở hoặc rung động khi phát âm. Khoảng cách hình tam giác giữa hai dây thanh âm là thanh môn. Đầu trước của thanh môn gọi là mép trước, đầu sau là mép sau. Ở t ng trên của thanh môn có hai cái nẹp nhỏ hơn dây thanh âm và nằm song song với dây thanh âm được gọi là băng thanh thất. Khoảng rỗng giữa dây thanh và băng thanh thất được gọi là buổng thanh quản. Thanh môn là chỗ hẹp nhất của thanh quản dần dần mở rộng ra, đoạn này được gọi là hạ thanh môn, tiếp theo hạ thanh môn là phần khí quản.

Các cơ của thanh quản được chia làm 3 loại là cơ căng dây thanh, cơ mở thanh môn và cơ khép thanh môn.

Trương lực của cơ khép thanh môn mạnh hơn các cơ mở thanh môn. Đây là một đặc điểm về cấu trúc có liên quan chặt chẽ với chức năng vì thanh quản ngoài chức năng hô hấp và phát âm còn đảm nhận một chức năng quan trọng đó là chức năng bảo vệ không cho vật lạ rơi vào đường thở dưới.

Thanh quẩn được chỉ phối thần kinh bởi hai nhánh của dây thanh quản trên và dây thần kinh quặt ngược. Cả hai dây thần kinh này đều có các nhánh vận động và cảm giác. Thanh quản được cấp máu nuôi dưỡng nhờ các nhánh xuất phát từ động mạch giáp trạng trên và từ động mạch dưới đòn.

Sinh lý học cơ quan phát âm

Một số khái niệm chung

• Âm thanh: Âm thanh là sự lan truyền các dao động sóng âm trong môi trường không khí. Nó được xác định bởi cao độ, âm lượng, âm sắc v.v.
• Giọng nói: Giọng nói của con người là một hiện tượng sinh lý học. Nó phụ thuộc vào sự hoạt động bình thường của cơ quan phát âm, các yếu tố liên quan và diễn ra trong môi trường không khí. Do đó nó cũng phụ thuộc vào những yếu tố vật lý ca không khí khi phát âm. Môi trường không khí có tính đàn hồi, khi âm phát ra tuỳ thuộc vào cao độ, âm lượng và âm sắc mà tạo nên một sóng âm lan truyền trong không khí với mật độ không khí khác nhau, áp lực không khí khác nhau. Nguồn gốc phát ra âm thanh của giọng nói ở người là do hai dây thanh âm rung với tần số khác nhau, cường độ khác nhau, tạo nên sự biến đổi của sóng âm lan truyền trong môi trường không khí khác nhau theo những chu kỳ khác nhau. Khi phát ra âm, hai dây thanh âm sẽ rung do tác động của luồng không khí thở ra từ phổi. Sự rung này tạo ra những dao động làm cho mật độ không khí giữa hai dây thanh âm tăng lên rồi lại loãng ra mang tính chất chu kỳ. Sóng âm xuất hiện ở thanh quản lan lên khoang miệng và truyền ra ngoài.
• Cao độ của giọng nói: Cao độ của giọng nói được xác định bởi tần số dao động của dây thanh âm trong thời gian một giây. Tai của con người có thể nghe được những âm thanh có tần số từ 16 tới 20.000Hz. Giọng nói của con người khi nói bình thường hoặc khi hắt hơi có âm thanh dao động trong khoảng từ 70 đến 1200 Hz.
• Âm lượng của giọng nói (Volume): Âm lượng của giọng nói phụ thuộc vào biện độ dao động của dây thanh âm và phụ thuộc vào áp lực không khí ở thanh môn. Biên độ dao động càng lớn thì âm lượng càng lớn.
• Âm sắc của giọng nói (Timbre): Âm sắc của giọng nói phụ thuộc vào tần số, biên độ của dao động tạo ra âm thanh. Mỗi âm thanh có chứa một âm cơ bản và các hoạ âm (còn gọi là âm bội). Âm cơ bản sẽ xác định cao độ của giọng, còn các hoạ âm xác định âm sắc của giọng nói. Tần số dao động của các hoạ âm thường cao hơn tần số dao động của âm cơ bản và được hỗ trợ nhờ sự cộng hưởng.
• Cộng hưởng (Resonance): Cộng hưởng là một hiện tượng vật lý xảy ra khi tần số dao động của chính dao động đó trùng với tẩn số dao động ở bên ngoài và nó làm biên độ dao động của chính nó tăng vọt lên. Ở người khi phát âm, cộng hưởng là nguyên nhân làm tăng cao biên độ dao động của các hoạ âm ở thanh quản, làm cho các hoạ âm có dao động trùng với dao động của không khí trong lồng ngực và trong khoang họng-miệng. Hiện tượng cộng hưởng và âm sắc của giọng nói mối liên hệ với nhau.
• Chất giọng (Voice quality): Chất giọng là kết quả của sự điều phối quá trình rung của hai dây thanh âm nhờ các cơ hầu-thanh quản trong quá trình sản sính lời nói. Phương thức rung động của hai dây thanh âm tạo ra các chất giọng khác nhau như giọng thường (modal voice), giọng cao (tense voice), giọng nghẹt, giọng thở, giọng trầm v.v. Có rất nhiều khái niệm liên quan đến âm học và sự phát triển tiếng nói và ngôn ngũ. Nó gắn liền với sự phát triển tư duy của một cá thể và có hàng loạt các phẳn xạ có điều kiện và không điều kiện phối hợp để phát triển dần thành tiếng nói và ngôn ngữ hoàn chỉnh từ khi để ra đến khi hoàn thiện tiếng nói. Những vấn đề này được trình bày ở các tài liệu và giáo trình khác về thần kinh, về ngôn ngữ học, về lứa tuổi v.v. Trong tài liệu này chúng tôi muốn trình bày chỉ tiết hơn về chức năng phát âm của phổi thông qua cơ quan phát âm là thanh quản để thấy rõ vai trò của phổi trong quá trình phát âm.

Сơ chế của sự phát âm

Sự phát âm được thực hiện nhờ ba quá trình sau đây:

• Tạo luồng hơi phát âm nhờ hoạt động thở ra của phổi.
• Hoạt động rung của dây thanh âm còn gọi là sự tạo thanh.

• Hoạt động cấu âm (sự cấu âm).

• Tạo luống hơi phát âm: Hoạt động thở ra của phổi nhờ động tác thở ra, đối với hoạt động hô hấp bình thường thì động tác thở ra là thụ động do các cơ hô hấp dãn ra và làm cho kích thước lồng ngực thu nhỏ về vị trí bình thường, không khí được đưa ra ngoài. Trong sinh lý học của sự phát âm thì hoạt động thở ra là động tác chủ động vì có huy động thêm các cơ bụng khi phải nói to và nói mạnh, chủ động cả về thời gian thở ra khi cần phát âm ngắn hay dài, chủ động về khối lượng hơi thở ra tuỳ thuộc vào động tác phát âm mạnh hay yếu. Bằng các phương tiện đo và ghi hình ở thanh quản, người ta thấy rõ luồng hơi thở ra từ phổi là động lực cần thiết để duy trì các rung động của dây thanh âm.

• Hoạt động rung của dây thanh âm (Sự tạo thanh): Âm thanh phát ra ở thanh quản là do sự rung của hai dây thanh âm đồng thời với luồng không khí thở ra từ phổi. Trước hết hai dây thanh âm đang từ tư thế doạng ra của thì thở vào sẽ chuyển thành tư thế được gọi là "tư thế phát âm". Cụ thể là hai dây thanh âm khép lại và căng lên, hình dạng của hai dây thanh âm có thể biến đổi lúc dày, lúc mỏng, khi căng ít, khi căng nhiều tuỳ theo yêu cầu của phát âm. Với tư thế phát âm và luổng hơi thở ra đi qua sẽ tạo nên sự rung của hai dây thanh âm và âm được phát ra.
• Sự cấu âm: Âm thanh cơ bản phát ra từ thanh quản sẽ được tạo thành âm hoàn chỉnh nhờ sự phối hợp của các bộ phận: bộ phận khuếch đại của các khoang cộng hưởng là khoang miệng, khoang mũi; bộ phận cấu âm gồm có bộ phận cố định âm là thành hốc mũi, trần khoang miệng và các răng; bộ phận di động là thành họng, màn hầu, lưỡi và môi. Bộ phận điều khiển là các dây thẩn kinh sọ não số V, VII, IX, X, XI, XІІ. Ba quá trình nêu trên là ba quá trình cơ bản tạo nên sự phát âm và không thể thiếu một hoạt động nào. Tuy nhiên, trong phát âm sự rung của hai dây thanh âm quyết định cao độ, âm hưởng và âm sắc của âm thanh phát ra. Có nhiều thuyết giải thích cơ chế phát âm của thanh quản thông qua sự rung của dây thanh âm.
• Thuyết cơ đàn hổi của Eward: Thuyết này cho rằng sự đàn hỗi của hai dây thanh bản chất là sự căng của cơ giáp phễu [căng nhiều thì giọng cao, căng ít thì giọng thấp; nói cách khác sự thay đổi về độ dài của cơ giáp phễu nếu dãn ra (dài ra) thì giọng trầm, co lại (ngắn lại) thì giọng cao] làm thay đổi mức độ "doạng-khép" của hai dây thanh âm tạo ra sự rung của hai dây thanh âm và phát ra âm thanh. Khi nói thanh âm khép lại, không khí ở hạ thanh môn đè vào hai dây thanh và làm thanh môn hé mở, một phần nhở không khí thoát lên trên và hai dây thanh lại khép trở lại. Khi không khí thoát lên trên thì áp lực không khí ở hạ thanh môn giảm, khí hai dây thanh khép lại thì áp lực không khí ở hạ thanh môn lại tăng trở lại và thanh môn lại hé mở. Thuyết cơ đàn hổi cho thấy âm thanh phát ra phụ thuộc vào sự thay đổi áp lực không khí ở hạ thanh môn cùng với sự thay đổi độ căng của cơ giáp phễu và độ khít của hai dây thanh âm khi phát âm. Hiện tượng trên được ví như sự rung của lưỡi gà trong kèn đồng được thổi lên thành tiếng.
• Thuyết dao động theo luống thần kinh của Husson: Theo Husson dây thanh âm có thể rung một cách độc lập không cần phải có sự khép của thanh môn. Ông đã chứng minh rằng những luống thẩn kinh liên tiếp từ não đi xuống đã chỉ huy cơ giáp phễu là cơ làm căng dây thanh âm. Cơ này co theo nhịp kích thích của các xung động thần kinh của dây thần kinh quặt ngược. Hiện tượng này chứng tỏ hoạt động điện của dây quặt ngược đồng thời với hoạt động phát âm của dây thanh âm. Tuy nhiên, thuyết của Husson là chưa đầy đủ và không giải thích được hoàn toàn sự phát âm. Bằng máy ghi điện thế người ta đã chứng minh rằng dây quặt ngược chỉ có thể chuyển tải được những xung động có tẩn số 500Hz/giây (là những âm thanh trầm), với kích thích điện trên 1000Hz/giây (âm thanh cao) thì dây quặt ngược bị co cứng và trơ ỳ không hoạt động được. huyết của Husson cũng chưa giải thích được toàn bộ sự phát âm không thành tiếng ở những bệnh nhân mở khí quản. Mặc dù chưa giải thích được toàn bộ sự phát âm nhưng thuyết của Husson đã cho thấy tẩm quan trọng của thẩn kinh trong phát âm.
• Thuyết sóng rung niêm mạc của Perello-Smith: Perello và Smith đã chứng minh khi phát âm có xuất hiện những làn sóng trượt của niêm mạc ở trên lớp diện (lớp bể mặt) của hai dây thanh đi từ phía dưới của hạ thanh môn lên phía trên qua thanh môn. Nhu động kiểu sóng lướt trên niêm mạc của dây thanh chính là nhờ lớp đệm liên kết lỏng lẻo nằm dưới niêm mạc phân cách với lớp vỏ đặc biệt ở vùng thanh môn được gọi là Reinke. Thuyết sóng rung niêm mạc của PerelloSmith đã chứng minh vai trò quan trọng của lớp niêm mạc ở dây thanh âm trong quá trình phát âm.
• Thuyết của Louis Sylvertre và Mac Leod: Sylvertre và Leod đã nghiên cứu về các đặc điểm của cơ dây thanh âm và thấy nó có những đặc điểm khác cơ vân. Cơ dây thanh âm là loại cơ rung động theo kiểu dao động của con lắc hay của âm thoa. Nếu chúng ta duy trì một biến thiên điện thế trên màng sợi cơ sẽ xuất hiện trạng thái rung động của cơ dây thanh âm theo kiểu con lắc. Tần số rung động phụ thuộc vào khối lượng và tính chất đàn hổi của các cơ dây thanh âm, nó không phụ thuộc vào tần số kích thích của dây thần kinh quặt ngược. Nhờ đặc điểm đã nêu ở trên, dây thanh âm ở người có thể rung động với những tần số cao.

Những thuyết đã nêu ra ở trên, mỗi thuyết đều có giá trị giải thích một yếu tố nào đó có ý nghĩa quan trọng tạo ra sự phát âm. Không có thuyết nào giải thích được đầy đủ về cơ chế của sự phát âm, song các thuyết đã bổ sung cho nhau để giải thích hoàn chỉnh cơ chế của sự phát âm, cơ chế của sự rung của dây thanh âm tạo ra quá trình phát âm.

Rối loạn phát âm

Chức năng phát âm muốn hoạt động bình thường thì toàn bộ các bộ phận cấu thành của cơ quan phát âm phải bình thường. Tổn thương cơ quan phát âm ở một bộ phận nào đó đều gây nên rối loạn quá trình phát âm. Các rối loạn về giọng là những rối loạn phát sinh do những tổn thương nhất thời hoặc lâu dài của cơ quan phát âm mà khàn tiếng là dấu hiệu chủ yếu của các rối loạn nêu trên và dễ dàng nhận biết trên lâm sàng. Nguyên nhân của khàn tiếng có thể do sự rung của dây thanh âm không đều đặn có thể do bờ tự do của dây thanh âm không thẳng hàng hoặc tính đàn hồi của dây thanh bị biến đổi hoặc khe thanh môn không hoàn toàn được khép kín.

Trong giám định bệnh giọng thanh quản, ba loại bệnh có tổn thương thực thể ở thanh quẩn được đưa ra xem xét là viêm thanh quản mạn tính, hạt xơ dây thanh âm và polyp dây thanh âm.

Các yếu tố nguy cơ gây bệnh giọng thanh quản có thễ do phải sử dụng giọng thường xuyên, do công việc hoặc nghể nghiệp như giáo viên, ca sĩ, có thể do trong phẫu thuật làm tổn thương dây thần kinh quặt ngược như trong phẫu thuật cắt bỏ tuyến giáp v.v.

Chức năng bảo vệ của bộ máy hô hấp [32] [36] [37]

Do đặc trưng của bộ máy hô hấp nên ngay từ đường dẫn khí vào đến các phế nang có những cơ chế bảo vệ để chống lại những tác nhân không có lợi cho cơ thể nói chung và của cả bộ máy hỗ hấp. Chúng ta có thể chia ra hai loại cơ chế bảo vệ đó là:

• Cơ chế bảo vệ mang tính cơ học.
• Cơ chế bảo vệ ở mức tế bào và dịch thể.

Cơ chế bảo vệ mang tính cơ học

Như trong phần cấu trúc của bộ máy hô hấp đã trình bày một phần cơ chế bảo vệ mang tính cơ học đó là nhờ hệ thống lông mũi ngăn cản các hạt bụi có kích thước lớn không vào được bên trong và bị giữ lại ở mũi. Trên đường khí đi từ các phế quản đến các tiểu phế quản có hệ thống lông chuyển, có các tuyến tiết nước, tiết nhày. Mỗi bộ phận, cấu trúc có những tác dụng riêng. Các tuyến tiết nước, tiết nhày tạo thành một màng chất dịch nhày phủ trên bề mặt của niêm mạc, đường dẫn khí. Nó có tác dụng làm bám dính các hạt bụi nhỏ hoặc vi khuẩn. Lớp lông chuyển nhu động theo chiều từ trong ra ngoài và đẩy các chất bám dính trên lớp màng dịch nhày ra ngoài nhờ các động tác ho, hắt hơi. Có thể xem cơ chế bám dính và nhu động đẩy dị vật, bụi, vi khuẩn ra ngoài của lớp dịch nhày phủ trên bề mặt biểu mô đường dẫn khí như là một cơ chế làm sạch không khí trước khi vào phế nang. Cơ chế này tuy mang tính cơ học nhưng nó lại có tác dụng tránh cho cơ thể không bị nhiễm bụi và vi khuẩn. Trong những trường hợp bị nhiễm các chất độc gây liệt cử động của hệ thống lông chuyển sẽ làm cho khả năng bảo vệ của cơ thể trong chặng đầu tiên này trước khi vào đến phế nang của phổi giảm sút, làm cho cơ thể dễ mắc các bệnh nhiễm trùng phổi, các bệnh khác của phổi. Hút thuốc lá có thể gây liệt nhu động của hệ thống lông chuyển do trong khói thuốc lá có các chất độc có hại cho cơ thể nói chung và trực tiếp cho niêm mạc đường dẫn khí nói riêng. Cơ chế bảo vệ mang tính cơ học còn được thể hiện là nắp thanh thiệt và thanh môn đóng khép rất nhịp nhàng trong quá trình hô hấp để tránh các dị vật có thể rơi vào khí - phế quản. Khi nuốt, thanh môn khép lại để thức ăn và nước uống không bị rơi xuống đương thở.

Chúng ta phân chia ra cơ chế bảo vệ mang tính cơ học là để phân biệt với các cơ chế bảo vệ theo con đường dịch thể và con đường tế bào. Trong cơ thể sống, mỗi một cơ chế hoạt động đều phụ thuộc vào nhiều yếu tố như những yếu tố tại chỗ, yếu tố chỉ phối của hệ thống thẩn kinh, yếu tố môi trường bên ngoài v.v. Ví dụ như hiện tượng đóng mở nắp thanh thiệt và thanh môn để ngăn chặn không cho dị vật rơi xuống đường thở khi nuốt, hiện tượng là cơ học nhưng để đóng mở nhịp nhàng là sự phối hợp của rất nhiều yếu tố, trong đó có vai trò của sự chi phối bởi các dây thần kinh, sự hoạt động của các cơ có liên quan v.v.

Cơ chế bảo vệ ở mức tế bào và dịch thế

Hoạt động hô hấp đã thường xuyên có một lượng không khí ra và vào phổi thông qua các động tác hô hấp. Do đó, đường dẫn khí vào phế nang không những chỉ tiếp xúc với các chất khí đơn thuẩn như O2, CO2, N mà còn có thể tiếp xúc với cả các yếu tố có hại như bụi, vi khuẩn, khói thuốc lá, hơi khí độc v.v. tu thuộc vào môi trường không khí mà con người sống, làm việc. Cơ chế bảo vệ mang tính cơ học chỉ có thể ngăn cản được ở một chừng mực nhất định do đó cơ thể phải có những cơ chế bảo vệ khác để bảo vệ cơ thể, bảo vệ bộ máy hô hấp trước các tác nhân có hại xâm nhập qua con đường hô hấp. Ví dụ như khi lao động trong môi trường bụi, cơ chế bảo vệ mang tính cơ học có thể ngăn cản được các hạt bụi có kích thước > 5 µm nhưng những hạt bụi hô hấp (có kích thước < 5 µm) có thể xâm nhập vào tận phế nang vì vậy tại phế nang phải có những cơ chế bảo vệ trước những tác động có hại của bụi hô hấp. Cơ chế bảo vệ đó là theo cơ chế tế bào và thể dịch đã phân huỷ các hạt bụi để bảo vệ bộ máy hô hấp và bảo vệ cơ thể.

Сơ chế bảo vệ ở mức độ tế bào

Các tế bào tham gia vào cơ chế bảo vệ trong chức năng bảo vệ của phổi có một vai trò rất quan trọng. Nó là một hang rào kiểm soát nghiêm ngặt để có thể cho phép hoặc không cho phép các tác nhân xâm nhập qua đường hô hấp vào cơ thế.

Tế bào biểu mô phế quản:

• Hệ thống lông chuyển của các tế bào biểu mô phế quản do nhu động đồng bộ của chúng theo hướng từ phế quản tận ra các phế quản lớn rồi đến khí quản để cơ thể đưa các dị vật, vi khuẩn ra ngoài nhờ các động tác ho, hắt hơi, theo cơ chế bảo vệ mang tính cơ học.
• Lớp biểu mô của phế quẩn có các tuyến nhày để bài tiết các dịch nhày tạo thành lớp màng mỏng, phủ trên bề mặt của hệ thống lông chuyển để dính các hạt bụi, vi khuẩn và nhu động của hệ thống lông chuyển sẽ đẩy chúng ra ngoài.
• Tế bào biểu mô phế quản là nơi sản xuất chủ yếu các men (enzym) có tác dụng phá huỷ cấu trúc màng của một số loại vi khuẩn, nó còn tham gia tổng hợp các men ức chế phân huý protein làm cân bằng hệ thống men tiêu protein và ức chế tiêu protein.

Các tế bào thực bào

• Đại thực bào
  • Đại thực bào ở phế nang có nguồn gốc từ tế bào tuỷ xương và có vai trò quyết định trong cơ chế bảo vệ theo con đường tế bào ở phổi. Tại phổi đại thực bào có thể sống được trên 80 ngày. Khả năng thực bào của các đại thực bào ở phổi rất mạnh, nó có khả năng thực bào các hạt bụi, hạt mỡ, vi khuẩn. Nghiên cứu dưới kính hiển vi điện tử người ta đã tìm thấy các đại thực bào ăn bụi, ăn mỡ ở trong lớp liên kết của vách phế nang mao mạch. Các đại thực bào ở phổi, sau khi phân cắt các kháng nguyên, nó trình diện cấu trúc kháng nguyên cho các tế bào lympho để tiếp tục hàng loạt các đáp ứng miễn dịch tế bào.
  • Đại thực bào khi được hoạt hoá ở phổi không những bài tiết ra những chất có tác dụng diệt vi khuẩn mà còn có rất nhiều chất rất cần thiết cho các phản ứng sinh học trong cơ thể như các yếu tố tham gia vào quá trình đông máu (prothrombin, thromboplastin, yếu tố V, VII, IX, X), các hỗn hợp bổ thể C1, C2, C3, C4, C5, các men như plasminogen hoạt hóa, elastase, amylase, nuclease, ức chế a₁ protease, các cytokin như interferon, yếu tố tăng trưởng, yếu tố hoại tử khối u, yếu tố hoá hướng động, yếu tố ức chế IL1, yếu tố kích thích, các chất lipid sinh học như prostaglandin, các chất liên quan đến quá trình oxy hoá. Đại thực bào còn có khả năng tham gia vào quá trình sửa chữa những tổn thương ở nhu mô phổi thông qua các chất tiết của nó.
• Bạch cầu đa nhân trung tính: Bình thường trong dịch phế quản và phế nang có rất ít bạch cầu đa nhân trung tính nhưng khi có nhiễm trùng đường hô hấp, số lượng bạch cầu đa nhân trung tính tăng lên rõ rệt. Bạch cầu đa nhân trung tính tiết ra nhiều protease có tác dụng phân huỷ các protein của vi khuẩn. Bạch cầu đa nhân trung tính có chức năng thực bào và tiêu diệt vi khuẩn, nó tạo khả năng xuyên qua màng phế nang-mao mạch để di chuyển đến nơi có tổn thương rất nhanh chóng.
• Các tế bào lympho T và lympho B: Trong dịch rửa phế quản-phế nang có khoảng 7-10% tế bào lympho, trong đó có tới 90% là tế bào lympho T, còn lại khoảng 10% là tế bào lympho B. Các tế bào này đóng một vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ theo con đường miễn dịch tế bào và miễn dịch dịch thể.

Cơ chế bảo vệ theo con đường thể dịch

Người ta đã xác định được hơn 50 loại protein khác nhau ở đường hô hấp. Các protein trong dịch tiết của phế quản có khả năng ức chế hoặc tiêu diệt các tác nhân gây bệnh như vi khuẩn hoặc virus.

Không phải tất cả các protein trong dịch tiết của phế quản đều có vai trò tiêu diệt vi khuẩn, còn nhiều protein cho đến nay người ta vẫn chưa hiểu biết hết các vai trò cụ thể của chúng trong dịch tiết của phế quản-phổi. Trong dịch tiết của phối-phế quản có đủ các globulin miễn địch nhu IgA, IgG, IgM, IgE, IgD. Ở người bình thường chủ yếu là IgA, còn IgM và IgG có nỗng độ ít hơn.

Trong các globulin miễn dịch thì IgA do phổi tiết ra có sự khác biệt về cấu trúc so với IgA ở huyết tương, trong dịch tiết của phế quản-phổi có ít nhất là 50% trường hợp IgA tổn tại ở dạng liên kết 2 phân tử IgA với nhau. Trong đó liên kết hay gặp lại là IgA, và IgA2.

IgA có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ đường hô hấp. Nó được sản xuất tại chỗ là chủ yếu. Globulin miễn dịch này làm nhiệm vụ kết dính, làm ngừng sự phát triển hoặc tiêu diệt các tác nhân gây bệnh, chủ yếu là vi khuẩn hoặc virus.

IgA còn có thể tham gia vào quá trình sản xuất kháng thể tại chỗ tăng cường khả năng hoạt hoá của các tế bào đặc biệt là đại thực bào khi chúng di chuyễn lên màng nhày của niêm mạc phế quản làm nhiệm vụ thực bào.

IgG cũng có vai trò quan trọng trong cơ chế bảo vệ theo con đường thể dịch, bên cạnh hàm lượng IgG được cung cấp từ huyết tương thì cũng có khoảng 50% hàm lượng IgG được sån xuất tại chỗ được tìm thấy trong các dịch tiết của phổi-phế quản. Nó được coi là một thành phẩn trong hàng rào phòng vệ thứ nhất của phổi-phế quản. Các dưới nhóm của IgG gồm có IgG1, IgG2, IgG3, IgG₁. Trong đó IgG₂ có vai trò quan trọng trong các bệnh nhiễm trùng mạn tính.

IgM có vai trò như tác động liên kết kháng thể, chống lại các nhiễm trùng do virus và tăng hoạt động của IgA trong dịch tiết của phổi-phế quần. IgM có hàm lượng tăng lên trong các bệnh dị ứng, đặc biệt là hen phế quản.

Tham gia vào hàng rào bảo vệ theo con đường thể dịch còn có các bổ thể, các chat interleukin. Các chất này bên cạnh nguồn cung cấp từ huyết tương còn có một phần được bài tiết tại chỗ ở phổi-phế quản.

Rối loạn chức năng bảo vệ của bộ máy hô hấp

Khi một khâu nào đó của chức năng bảo vệ của bộ máy hô hấp bị tổn thương hoặc bị rối loạn do một nguyên nhân nào đó, sẽ dẫn đến những tình trạng bệnh lý với những mức độ khác nhau.

Khi sống hoặc làm việc trong môi trường bụi hoặc hơi khí độc, nếu nổng độ vượt quá những giới hạn cho phép, cơ thể không có khả năng phân hu , đào thải hoặc ngăn cản thì biểu hiện đầu tiên là tình trạng viêm nhiễm đường hô hấp trên như viêm mũi họng, thanh - khí - phế quản. Nếu tác động của môi trường ô nhiễm kéo dài sẽ dẫn đến giảm khả năng bảo vệ của cơ thế. Cơ thể sẽ dễ mắc các bệnh nhiễm trùng phổi-phế quẩn và nhiễm trùng toàn thể, mắc các bệnh phổi nghề nghiệp như bệnh bụi silic, bui phổi bông v.v.

Rối loạn chức năng bảo vệ của bộ máy hô hấp có thể do nguyên nhân tại chỗ, có thể do nguyên nhân ngoài phổi và cũng có thể là nguyên nhân từ môi trường.

Nguyên nhân tại chỗ như các polyp ở mũi hoặc các polyр, hạt xơ, hoặc u của dây thanh âm gây nên các rối loạn phát âm, hoặc dễ gây khô họng, viêm cấp tính hoặc mạn tính đường mũi họng. Người già hoặc những người có tổn thương các dây thần kinh chi phối vùng thanh quản - hạ họng thường khi ăn, khi uống dễ bị sặc.

Nguyên nhân ngoài phổi như trong các bệnh gây suy giảm miễn dịch cũng sẽ ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ bộ máy hô hấp, cơ thể dễ mắc các bệnh nhiễm trùng nói chung và các bệnh phổi nói riêng. Nguyên nhân từ môi trường bên ngoài đóng một vai trò hết sức quan trọng trong tác động đến chức năng bảo vệ của bộ máy hô hấp. Mặc dù chúng ta đã nêu lên vai trò của bộ máy hô hấp như một hàng rào ngăn cản những tác nhân có hại đến sức khoẻ con người nói chung và bộ máy hô hấp nói riêng nhưng mọi khả năng bảo vệ của con người cũng như của các cơ quan trong cơ thế chỉ đến một giới hạn nhất định, vượt quá giới hạn đó sẽ sinh ra quá trình bệnh lý.

Các yếu tố của môi trường như bụi, hơi khí độc, khói thuốc lá v.v. đều là các yếu tố có hại cho cơ thể.Vượt quá một giới hạn nào đó chúng đều có thể gây bệnh cho con người.

Khói thuốc lá có thể làm liệt các nhu động của hệ thống lông chuyển của phế quản, khói thuốc lá cũng là một yếu tố nguy cơ làm tăng tỷ lệ ung thư phối-phế quản.

Bụi có thể gây nên các bệnh bụi phổi nghề nghiệp. Hơi xăng, hơi khí độc khác có thể là các yếu tố nguy cơ gây nên các bệnh ung thư phổi-phế quản. Phấn hoa, lông vũ v.v. có thể gây nên tình trạng dị ứng và có thể gây hen phế quản do các tác nhân gây dị ứng đó. Bệnh nhân bị nhiễm HIV/AIDS dễ dàng có thể mắc bệnh lao, và người mắc lao trên bệnh nhân AIDS sẽ làm cho bệnh lao nặng lên và điều trị khó khăn hơn ở những bệnh nhân khác do suy giảm khả năng miễn dịch.

Những tác nhân có hại từ môi trường bên ngoài làm rối loạn chức năng bảo vệ của bộ máy hô hấp có thể loại trừ hoặc hạn chế nhờ ý thức của con người trong việc phòng tránh các tác nhân đó.

Chức năng chuyển hoá chất của phổi [30] [31] [32] [36] [37]

Chuyển hoá chất xảy ra ở mọi tế bào sống trong cơ thể nhưng nó không hoàn toàn giống nhau về mức độ chuyển hoá, chất chuyển hoá và con đường chuyển hoá.

Trong cơ thể gan được coi là của ngõ kiểm tra các chất đưa vào cơ thể qua đường tiêu hoá và là cơ quan đóng vai trò chủ yếu đổi với chuyển hoá của nhiều chất. Phổi có vai trò điều tiết nổng độ một số chất sinh học quan trọng bằng cơ chế hấp thụ, dự trữ, kích thích hoặc khử hoạt các men tham gia chuyễn hoá, đồng thời phối cũng có vai trò quan trọng trong chuyển hoá các chất lipid, protid, glucid và chuyển hoá năng lượng với các mức độ khác nhau trong đó chuyển hoá lipid của phổi được tập trung nghiên cứu nhiều hơn cả.

Chuyển hoá lipid ở phối

Tổng hợp lipid ở phổi

Phổi có vai trò quan trọng trong chuyển hoá lipid. Nó có khả năng tổng hợp các acid béo, triglycerid, cholesterol, các lipid phức tạp mà chất quan trọng đối với chức năng hô hấp của phổi là các phospholipid. Các phospholipid chů yếu là phosphatdicholin chiếm tới 66%, được tổng hợp từ các tế bào phế nang typ II (còn gọi là các tế bào phế nang lớn) sau đó được đổ vào lớp surfactant phủ trên bề mặt của lớp biểu mô phế nang. Lớp surfactant này có vai trò quan trọng là có khả năng thay đổi được sức căng bể mặt, giữ cho các phế nang có kích thước khác nhau không bị xẹp lại hoặc vỡ ra, đồng thời làm cho việc trao đổi khí qua màng hô hấp (còn gọi là màng phế nang-mao mạch) được dễ dàng.

Ở người trưởng thành phosphatdicholin được tổng hợp từ cholin là chủ yếu, cholin được phosphoryl hoá với sự tham gia của men cholinkinase, sau đó phosphatcholin cùng với sitiditriphosphat tạo nên sitiditriphosphatcholin, nó tiếp tục phản ứng với diacylglycerol dể tạo thành phosphatdicholin. Quá trình tổng hợp phospholipid theo con đường trên được xảy ra từ tuần thứ 20 đến thứ 23 của bào thai. Con đường thứ hai tổng hợp phospholipid tại phổi được thực hiện từ glycerolphosphat. Nó xảy ra muộn hơn ở tuẩn từ 30 đến 32 của bào thai. Đến tuổi trưởng thành con đường thứ hai này rất ít xảy ra.

Tình trạng thiếu oxy hoặc bị nhiễm toan trong thời kỳ mang thai có thể làm giảm tổng hợp phospholipid ở phổi của thai nhí dẫn đến sự thiếu hụt chất surfactant ở phổi. Người ta đã tiến hành các thực nghiệm gây thiếu máu ở phổi và thấy rằng sau 15 phút gây thiếu máu phổi giảm tổng hợp triglycerid và làm giåm surfactant, sau 60 phút số lượng cholesterol tự do đã giảm tới 40%. Trẻ em bị đói kéo dài cũng làm giảm tổng hợp surfactant tại phổi. Trẻ em đẻ non có thể bị bệnh màng trong là bệnh do thiếu hụt chất surfactant phổi vì trẻ em để non quá trình tổng hợp các phospholipid của các tế bào phế nang lớn chưa hoàn chỉnh. Tỷ lệ tử vong của bệnh màng trong là rất cao và đến nay điều trị vẫn còn gặp nhiều khó khăn, Quá trình tổng hợp surfactant tại phổi có thể được tăng cường hoặc ức chế dưới tác dụng của một số chất và một số hormon của cơ thể nhu insulin, adrenalin, corticosteroid v.v. Trong thành phần của chất surfactant người ta thấy có tới 90% là lipid, còn lại 10% là thành phần của protid và một số thành phần khác.

Thoái hoá lipid ở phổi

Thoái hoá lipid ở phổi cũng có hai con đường giống như ở các tế bào trong cơ thể đó là các chất lipid được cắt thành các mẫu 2 carbon nhờ quá trình oxy hoá tạo thành các chất acetylCoA để đi vào chu trình Kreb thoái hoá tạo thành CO2 và H₂O, giải phóng ra năng lượng tích trữ dưới dạng ATP; và con đường thoái hoá oxy hoá xảy ra ở các cytochrom P.450. Phổi là nơi thoái hoá lipid rất mạnh với sự hoạt động của các men phospholipase, triglycerolipase...

Ở phổi, men phospholipase hoạt động mạnh hơn ở gan. Nó tổn tại chủ yếu dưới dạng tự do trong các ti thể của tế bào nội mạc mao mạch phổi, chúng được giải phóng khi các tỉ thể bị phá vỡ. Ở phổi có hai loại phospholipase là phospholipase A và A2. Hoạt tính của phospholipase A₂ mạnh hơn 4 lần phospholipase A₁. Một số tác giả cho rằng vitamin E có vai trò ức chế sự thoái hoá lipid ở phổi. Quá trình thoái hoá lipid ở phổi, đặc biệt là thoái hoá các phospholipid còn có những vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn để giải thích việc thoái hoá của chất surfactant ở phổi.

Chuyển hoá các chất có hoạt tính sinh học ở phối

Chuyển hoá prostaglandin

Prostaglandin được tổng hợp ở tế bào nội mạc mao mạch phế nang và có nhiều loại prostaglandin có tác dụng khác nhau tại phổi.

• Prostaglandin E: gây dãn phế quản.
• Prostaglandin F: gây co thắt phế quản.
• Prostaglandin E,: làm dãn phế nang.
• Prostaglandin E₂: làm tăng thông khí phổi.
• Prostaglandin F₂: làm giảm thông khí phổi.

Các loại prostaglandin tác dụng chủ yếu vào quá trình đảm bảo trương lực cơ trơn ở thành phế quản. Phổi cũng là cơ quan chủ yếu làm mất hoạt tính của prostaglandin ở trong máu. Trên thực nghiệm khi đưa 0,5-1,00 mg/L prostaglandin vào tĩnh mạch súc vật thí nghiệm, khi đi qua phổi có 90-95% prostaglandin đã bị khử mất hoạt tính. Việc khử hoạt tính của prostaglandin do các tế bào nội mạc mao mạch đảm nhiệm. Rối loạn chuyển hoá prostaglandin ở phổi sẽ dẫn tới một số bệnh lý như hen phế quản, phù phổi, tắc mạch phổi, tăng áp lực động mạch phối v.v...

Chuyển hoá serotonin ở phổi

Serotonin được tạo thành từ acid amin L-tryptophan ở nhiều tổ chức trong cơ thể, trong đó có phổi. Nó là một hormon của tổ chức thần kinh có tác dụng tại chỗ chuyển giao những xung động thần kinh và tham gia vào một số phản ứng sinh học xảy ra trong tế bào. Serotonin có tác dụng làm co mạch phổi do đó làm giảm thể tích máu trong tiểu tuẩn hoàn. Nó gây co thắt phế quản, tăng tiết các tuyến của niêm mạc phế quản.

Serotonin được khử hoạt tại phổi qua hai giai đoạn:

• Giai doạn đầu là hấp thụ và tích trữ serotonin trong tổ chức phổi.
• Giai doạn tiếp theo là biến đổi serotonin và đưa vào quá trình chuyển hoá khác nhau tại phổi với sự tham gia của các ion calci và natri.

Việc hấp thụ serotonin ở phối chủ yếu do các tế bào nội mạc mao mạch đảm nhiệm, ngoài ra còn có các tế bào mỡ ở phổi và tế bào biểu mô phế quẩn phối hợp.

Quá trình khử hoạt tính của serotonin do men monoaminooxydase (MAO) đảm nhận. Các thuốc như cocain, cloromazin có tác dụng ức chế sự khử hoạt tính của serotonin. Serotonin trong máu tăng ở những bệnh nhân bị viêm phổi cấp tính, đợt cấp tính của bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính (COPD) và trong hen phế quản.

Chuyển hoá histamin ở phổi

Histamin được tổng hợp ở nhiều nơi trong cơ thể trong đó có phổi. Khi qua phổi histamin là chất ít bị giữ lại hoặc khử hoạt so với các chất khác. Histamìn có tác dụng làm tăng trương lực cơ phế quản. Nó còn làm tăng tác dụng co thắt phế quản của hệ a-adrenergic và giảm tác dụng gây giãn phế quản của hệ B-adrenergic. Tác dụng gây co thắt phế quản của histamin còn phụ thuộc vào nồng độ ion Ca+2 trong tế bào. Khi thiếu oxy tại phổi thì histamin được giải phóng ra nhiều hơn.

Ngoài ba chất đã được nêu trên phối còn tham gia vào chuyến hoá các chất khác như các chất catecholamin, acetylcholin, các peptid base có hoạt tính nhu kinin và bradikinin. Phổi cũng tham gia vào chuyển hoá các chất đạm và phức hợp đạm, đường như các loại collagen, elastin, proteoglycerin.

Chuyển hóa các thành phần dịch tiết của phổi - phế quản

Trong một ngày đêm các tế bào của phổi-phế quản bài tiết khoảng 120-150 ml dịch. Phần lớn chúng được tái hấp thu trở lại.

Thành phẩn chủ yếu của dịch tiết phổi-phế quản là nước và mucin, nước chiếm tới 92% và tồn tại dưới 2 dạng là dạng tự do và dạng liên kết. Dạng liên kết của nước nằm trong nhóm ưa nước của phân tử mucin.

• Nước tự do được tải hấp thu nhờ sự điều hòa thông qua áp lực thẩm thấu của ion Cl và Na+ của các tế bào nằm dưới niêm mạc phế quản chi phối.
• Mucin là thành phần quan trọng trong dịch tiết của phổi - phế quản. Nó chiểm 60-70% trọng lượng khô của chất nhày. Có ba loại mucin trong dịch tiết phế quản-phế nang gồm:
  • Cyanomucin có gốc tận cùng là N-acetylamino acid.
  • Sulfamucin có gốc tận cùng là sulfat.
  • Fucomucin có gốc tận cùng là fucosa.

Các tế bào biểu mô trụ của niêm mạc phế quản bài tiết nhiều cyanomucin. Tế bào chế tiết bài tiết cả cyanomucin và sulfamucin, tế bào tuyến dưới niêm mạc sản xuất ra fucomucin. Men điều hoà chuyển hoá mucin là cyanintransferase và sulfotransferase.

Ngoài các thành phần nước và mucin, trong dịch tiết phốiphế quản còn chứa nhiều thành phần tế bào như đại thực bào, bạch cầu đa nhân trung tính v.v.

Sự vận chuyên mucin gắn liền với hoạt động của các nhung mao tế bào biểu mô niêm mạc phế quản. Nó có chức năng bảo vệ chống lại những tác nhân gây bệnh như bụi, vi khuẩn xâm nhập vào cơ thể nhờ tác dụng bám dính của lớp dịch nhày mucin và nhờ có nhu động của hệ thống lông chuyển từ trong ra ngoài để được| tổng ra khỏi cơ thể nhờ các động tác ho, hắt hơi.

Tốc độ di chuyển của lớp dịch trên bể mặt phế quản là 0,6-0,8 mm/giây, nó còn phụ thuộc vào sự đàn hồi của dịch tiết phổi-phế quản.

Đờm khi ho khạc ra là hỗn hợp của các chất đạm, đường, mỡ, lượng mucin và các tác nhân được tống ra như vi khuẩn, xác của các đại thực bào, bạch cầu và có thể là các hạt bụi. Trong một ngày độ nhớt của đờm vào buổi sáng giảm hơn buổi chiều. Phản xạ ho có vai trò quan trọng tác động đến tốc độ di chuyển của dịch tiết phổi-phế quản. Khi giảm họ thì tốc độ di chuyển của dải mucin cũng giảm.

Rối loạn chuyển hóa chất ở phổi

Phổi có một vai trò quan trong trong chuyển hoá các chắt. Khi phổi bị tổn thương có thể dẫn đến rồi loạn chuyển hoá chất ở phổi. Mức độ rồi loạn tuỳ thuộc vào các tổn thương tại phổi.

Khi bị viêm phổi, lipid máu thay đổi tuỳ theo mức độ và giai đoạn của bệnh. Bệnh ở giai đoạn cấp tính thì nổng độ lipid chung ở trong máu giảm nhưng tăng các monoglycerid và diglycerid, tăng lượng phosphatidiserin ở màng hồng cầu. Khi bị các bệnh phổi mạn tính hoặc bị viêm phổi nặng lượng lizophosphatid và phosphatidietanolamin tăng trong máu nhưng lại giảm phosphatidicholin trong máu.

Ở những bệnh nhân bị bệnh lao quá trình oxy hoá lipid xảy ra mạnh hơn so với người không bị bệnh và thường có kèm theo tổn thương ở màng tế bào. Khi bị một số bệnh phổi cũng có thể ảnh hưởng đến việc tổng hợp chất surfactant. Người ta đã tiến hành thực nghiệm gây viêm phổi cho chuột và nhận thấy việc tổng hợp surfactant bị thay đổi theo giai đoạn của bệnh.

• Giai đoạn viêm cấp tính (trong khoảng 2 tuần đầu) sự tổng hợp surfactant tại phổi tăng lên.
• Giai đoạn chuyển dần sang viêm mạn tính (khoảng 30-60 ngày) thành phẩn đạm và lipid trong cấu trúc surfactant phổi giảm xuống.
• Giai đoạn viêm mạn tính và xơ phổi (khoảng từ 2 tháng trở lên) sự tổng hợp surfatant của phổi giảm xuống.

Khi phẫu thuật cắt thùy phổi, ở những ngày đầu sau phẫu thuật khả năng cố định mỡ của phối bị giảm, hàm lượng lipid máu tăng lên.

Bên cạnh những rối loạn chuyển hoá lipid như đã nêu ở trên khi phổi bị tổn thương, chúng ta cũng sẽ thấy rối loạn chuyển hoá của các chất đạm, đường, các chất có hoạt tính sinh học ở phổi, khi phổi bị tổn thương.

Rối loạn trao đổi khí tại phổi sẽ dẫn đến tình trạng mất cân bằng giữa quá trình oxy hoá và phosphoryl hoá, đổng thời làm mất hoặc thay đổi hoạt tính của một số men tham gia vào hoạt động chuyển hoá năng lượng tại phổi.

Đối với các chất có hoạt tính sinh học ở phổi, những quá trình bệnh lý của phổi, phổi bị tổn thương sẽ làm ảnh hưởng tới sự chuyển hoá các chất có hoạt tính sinh học tại phổi. Người ta chia làm ba giai đoạn:

• Giai đoạn 1: Khi cơ thể bị thiếu oxy cấp tính, viêm phổi cấp tính hoặc bị các stress về tỉnh thẩn, phổi tăng sản xuất các chất có hoạt tính sinh học, giảm hoạt động của các men carboxyl (carboxylase).
• Giai đoạn 2: Trong những trường hợp bị bệnh kéo dài, tại phối sẽ tăng các chất có hoạt tính sinh học và giảm hoạt động của các men carboxyl giống giai đoạn 1.
• Giai đoạn 3: Khi mắc các bệnh phổi mạn tính kéo dài sẽ dần đến giảm các chất có hoạt tính sinh học và giảm men carboxylase.

Những phát hiện trên đây là cơ sở khoa học cho việc điều trị các bệnh phối phối hợp với việc điều chỉnh hàm lượng các men và các chất có hoạt tính sinh học tại phối.