نغمة مجرى الهواء
توتر المسالك الهوائية ، أو اختصارًا لتوتر العضلات الملساء في المسالك الهوائية ، هو درجة التنشيط الانقباضي المستمر للعضلات الملساء في المسالك الهوائية . [ 1 ] للمسالك الهوائية مستوى أساسي من التوتر، وبالتالي مستوى أساسي لانقباض عضلاتها الملساء. يُعد توتر المسالك الهوائية عاملًا رئيسيًا في تحديد وظائف الرئة وظهور أعراض الجهاز التنفسي في أمراض الرئة الانسدادية كالربو ، حيث يكون مستوى التوتر الأساسي في المسالك الهوائية مرتفعًا. [ 2 ] يُمثل الحد الأعلى لنطاق توتر المسالك الهوائية تضيق القصبات ، حيث تنقبض عضلات المسالك الهوائية الملساء بشكل ملحوظ، بينما يُمثل الحد الأدنى توسع القصبات ، حيث تكون العضلات في حالة استرخاء نسبي.
على الرغم من أن توتر المسالك الهوائية يرتبط بتدفق الهواء التنفسي وقطر المسالك الهوائية، حيث أن زيادة توتر المسالك الهوائية تقلل من تدفق الهواء نتيجة لانقباض العضلات الملساء في المسالك الهوائية، إلا أن هذين العاملين ليسا مترادفين، إذ يتحدد تدفق الهواء بالخصائص البنيوية والوظيفية للمسالك الهوائية، بالإضافة إلى نسيج الرئة، فضلاً عن توتر المسالك الهوائية. [ 1 ] [ 3 ]
يرتبط توتر مجرى الهواء ومقاومة مجرى الهواء ارتباطًا وثيقًا في الغالب، [ 4 ] ولكن توتر مجرى الهواء العلوي الكافي ضروري لتدفق الهواء وانفتاح مجرى الهواء ؛ [ 5 ] ويمكن أن يؤدي عدم كفاية توتر مجرى الهواء العلوي أثناء النوم ، على سبيل المثال، إلى انقطاع النفس الانسدادي النومي . [ 6 ]
إشارات الجهاز العصبي اللاإرادي
يلعب الجهاز العصبي اللاإرادي دورًا محوريًا في تحديد توتر مجرى الهواء. ويختلف تعصيب العضلات الملساء في مجرى الهواء بين المجاري الهوائية العلوية والسفلية . [ 7 ]
توتر مجرى الهواء العلوي
يتم تعصيب البلعوم بواسطة الأعصاب القحفية السابع والتاسع والثاني عشر ، بينما يتم تعصيب كل من البلعوم والحنجرة بواسطة العصب المبهم. [ 7 ]
توتر مجرى الهواء السفلي
يتوسط كل من تعصيب العضلات الملساء في المسالك الهوائية السفلية، أو القصبات الهوائية، أو الشعب الهوائية، وربما أيضًا تعصيب الأوعية الدموية المخاطية في المسالك الهوائية . وتُعصَّب العضلات الملساء في المسالك الهوائية السفلية في الغالب بواسطة العصب المبهم فقط. [ 8 ] [ 9 ]
الإشارات الكولينية
تُعصَّب العضلات الملساء في مجرى الهواء بشكل أساسي بواسطة الأعصاب الكولينية اللاودية، بينما يكون تعصيبها الأدرينالي الودي ضئيلاً أو معدوماً. وعلى وجه التحديد، تزيد الإشارات الكولينية اللاودية من توتر مجرى الهواء، مما يعني أن توتر مجرى الهواء يتناسب طردياً مع توتر العصب المبهم . [ 8 ] [ 10 ]
على الرغم من هذا التأثير العام المُعزز لتوتر مجرى الهواء، فإن التأثيرات الفردية لمستقبلات الأستيل كولين المسكارينية التي تُعبر عنها خلايا عضلات مجرى الهواء، والتي يوجد منها 5 أنواع فرعية، من M1 إلى M5 ، مُتباينة . تؤدي مستقبلات M3 مباشرةً إلى انقباض العضلات الملساء في مجرى الهواء، أي زيادة في توتر مجرى الهواء، بينما تُثبط مستقبلات M2 (أيضًا) التي تُعبر عنها الخلايا العصبية في مجرى الهواء إطلاق المزيد من الأستيل كولين في حلقة تغذية راجعة سلبية ، حيث تُقلل الإشارات الكولينية اللاودية من المزيد من الإشارات الكولينية اللاودية، وهو ما قد يُفسر الفعالية المنخفضة غير المتوقعة لبعض مضادات مستقبلات المسكارين غير الانتقائية مثل بروميد الإبراتروبيوم . [ 10 ]
تكون مستقبلات M2 أقل فعالية في الربو، مما يعطل التغذية الراجعة السلبية التي تقلل عادةً من توتر مجرى الهواء، وهو ما قد يلعب دورًا في فرط استجابة مجرى الهواء لدى مرضى الربو . [ 10 ]
الإشارات الأدرينالية
كما ذُكر سابقًا، يُرجّح أن يكون التعصيب الودي الأدرينالي للعضلات الملساء في المسالك الهوائية ضئيلًا؛ ومع ذلك، فإن التعصيب الودي للأوعية الدموية المخاطية في المسالك الهوائية ذو أهمية بالغة. تتحكم الأوعية الدموية العضلية في المسالك الهوائية في تدفق المغذيات إليها، ودرجة حرارتها، فضلًا عن إزالة الجزيئات غير القابلة للذوبان منها، وهو ما قد يلعب دورًا هامًا في فعالية موسعات الشعب الهوائية المستنشقة ، وبالتالي يؤثر على استجابة المسالك الهوائية وتغيرات توترها في أمراض الرئة الانسدادية. [ 9 ]
الإشارات الدوبامينية
توجد أدلة متضاربة بشأن تأثير الدوبامين على توتر المسالك الهوائية في الجسم الحي ، إذ تشير بعض الدراسات إلى تضيق القصبات الهوائية، بينما تشير دراسات أخرى إلى توسعها بعد استنشاق الدوبامين. في إحدى الدراسات، خفف الدوبامين من زيادة توتر المسالك الهوائية الناجمة عن الإشارات الكولينية، ولكنه فاقم تضيق القصبات الهوائية الناتج عن الإشارات الهيستامينية ، في حين خُففت كلتا الإشارتين في الدراسة الحالية بعد إعطاء الدوبامين عن طريق الوريد. [ 11 ] لذا، لا يمكن استخلاص أي استنتاج في الوقت الراهن.
يؤدي التنشيط الحاد لمستقبلات الدوبامين D2 الموجودة على خلايا العضلات الملساء في مجرى الهواء إلى تثبيط إنزيم أدينيل سيكلاز ، مما يخفض مستويات cAMP ويؤدي إلى زيادة توتر مجرى الهواء. ومع ذلك، فإن تنشيطها لفترة طويلة بواسطة الكينبيرول ، وهو ناهض لمستقبلات الدوبامين D2 وD3 ، يعزز بشكل متناقض نشاط إنزيم أدينيل سيكلاز، مما يرفع مستويات cAMP، ويؤدي إلى توسع القصبات الهوائية عبر فوسفوليباز C وبروتين كيناز C. [ 12 ]
الإشارات الهيستامينية
الهيستامين هو مادة قابضة مباشرة للشعب الهوائية تزيد من توتر مجرى الهواء عن طريق تنشيط مستقبلات H1 التي تعبر عنها خلايا العضلات الملساء في مجرى الهواء . [ 3 ]
إشارات مستقبلات الطعم المر
تُعبّر خلايا العضلات الملساء في المسالك الهوائية عن ستة مستقبلات للطعم المر من النوع الثاني (TAS2Rs). في اللسان، يُرجّح أن مستقبلات الطعم المر قد تطورت لتجنب ابتلاع سموم النباتات. أما في الرئتين، فتؤدي مستقبلات الطعم المر وظيفة معاكسة، إذ تُسبب ارتخاء العضلات الملساء في المسالك الهوائية، أي انخفاض توترها. لذا، تُعدّ مُنشّطات مستقبلات الطعم المر موسّعات قصبية جديدة واعدة. [ 12 ] [ 13 ]
تثبيط الفوسفودايستراز
يُعتقد أن تثبيط الثيوفيلين غير الانتقائي لإنزيم فوسفودايستراز هو الآلية الكامنة وراء تأثيره الموسع للشعب الهوائية. تعمل إنزيمات الفوسفودايستراز على تحطيم cAMP داخل الخلايا ، مما يؤدي إلى انقباض العضلات. ويؤدي تثبيط هذه الإنزيمات إلى زيادة تركيز cAMP في خلايا العضلات الملساء في مجرى الهواء، مما يُخفض توتر مجرى الهواء. من المحتمل ألا يلعب تنشيط مستقبلات الأدينوزين دورًا رئيسيًا في خفض توتر مجرى الهواء الناتج عن الثيوفيلين، إذ أن استنشاق الأدينوزين يزيد من توتر مجرى الهواء، على الرغم من أنه يُرجح أن يكون سببًا في اضطراب نظم القلب الناتج عن الثيوفيلين . [ 12 ] [ 14 ] [ 15 ]
إشارات الليكوترين السيستيني
مثل الهيستامين، تُعدّ بعض الليكوترينات السيستئينيلية ، مثل الليكوترين D4 ، من مُضيّقات القصبات الهوائية المباشرة، وتزيد من توتر المسالك الهوائية عن طريق الارتباط بمستقبلات على خلايا العضلات الملساء في المسالك الهوائية. وتعمل الليكوترينات المُضيّقة للقصبات الهوائية عبر مستقبل مشترك هو cys- LT1 . [ 3 ]
إشارات الثرومبوكسان
الثرومبوكسان هو مادة قابضة مباشرة للشعب الهوائية تعمل عبر مستقبلات الثرومبوكسان الموجودة على خلايا العضلات الملساء في مجرى الهواء. [ 3 ]
مراجع
- 1 2 غازولا، مورغان؛ لورتي، كاثرين؛ هنري، سيندي؛ مايلهوت-لاروش، صموئيل؛ تشابمان، ديفيد ج.؛ كوتور، كريستيان؛ سيو، تشون ي.؛ باريه، بيتر د.؛ كينغ، غريغوري ج.؛ بوليه، لويس-فيليب؛ بوسيه، ينك (2017-03-01). "زيادة توتر العضلات الملساء في مجرى الهواء تزيد من استجابة مجرى الهواء لدى الشباب الأصحاء" . المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. علم وظائف الرئة الخلوي والجزيئي . 312 (3): L348– L357. doi : 10.1152/ajplung.00400.2016 . hdl : 10453/111977 . ISSN 1040-0605 . PMID 27941076 . S2CID 19237007 .
- ↑ براون، روبرت هـ.؛ توجياس، ألكيس (2016-07-01). "قياس عدم تجانس توتر مجرى الهواء داخل الفرد وأهميته في الربو" . مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي . 121 (1): 223-232 . doi : 10.1152/japplphysiol.00545.2015 . ISSN 8750-7587 . PMC 4967252. PMID 27103654 .
- 1 2 3 4 بارنز، بيتر ج. (1998-11-01). "علم الأدوية للعضلات الملساء في مجرى الهواء" . المجلة الأمريكية لأمراض الجهاز التنفسي والرعاية الحرجة . 158 (ملحق 2): S123– S132. doi : 10.1164/ajrccm.158.supplement_2.13tac800 . ISSN 1073-449X . PMID 9817735 .
- ↑ هيرلي، جوشوا جيه؛ هينسلي، جيريمي إل (2023)، "علم وظائف الأعضاء، مقاومة مجرى الهواء" ، ستات بيرلز ، تريجر آيلاند (فلوريدا): دار نشر ستات بيرلز، PMID 31194340 ، تاريخ الاسترجاع 24 ديسمبر 2023
- ↑ بوكانان، جوردون ف. (2013-01-01)، جيليت، مارثا يو. (محرر)، "الفصل الثامن - التوقيت والنوم والتنفس في الصحة والمرض" ، التقدم في البيولوجيا الجزيئية والعلوم الانتقالية ، علم الأحياء الزمني: التوقيت البيولوجي في الصحة والمرض، 119 ، دار النشر الأكاديمية: 191-219 ، doi : 10.1016/B978-0-12-396971-2.00008-7 ، PMID 23899599 ، تاريخ الاسترجاع 2023-12-22
- ↑ سترول، كينغمان ب.؛ بتلر، جيمس ب.؛ مالهوترا، أتول (يوليو 2012). "الخواص الميكانيكية للمجرى الهوائي العلوي" . علم وظائف الأعضاء الشامل . 2 (3): 1853-1872 . doi : 10.1002/cphy.c110053 . ISSN 2040-4603 . PMC 3770742. PMID 23723026 .
- 1 2 بول، ماثيو؛ حسين، محمد؛ باداليا، ديفانغ (2023)، "تشريح مجرى الهواء" ، ستات بيرلز ، تريجر آيلاند (فلوريدا): دار نشر ستات بيرلز، PMID 29083624 ، تاريخ الاسترجاع 24-12-2023
- 1 2 كانينغ، بريندان ج. (سبتمبر 2006). "التنظيم الانعكاسي لتوتر العضلات الملساء في مجرى الهواء" . مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي . 101 (3): 971-985 . doi : 10.1152/japplphysiol.00313.2006 . ISSN 8750-7587 . PMID 16728519. S2CID 26044257 .
- 1 2 مازوني، ستيوارت ب.؛ ليم، لينا هـ.ك.؛ فاغنر، إليزابيث م.؛ موري، ناناكو؛ كانينغ، بريندان ج. (نوفمبر 2010). "تنظيم التوتر الوعائي المخاطي المعتمد على العصب الودي يُعدِّل تفاعل العضلات الملساء في مجرى الهواء" . مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي . 109 (5): 1292-1300 . doi : 10.1152/japplphysiol.00632.2010 . ISSN 8750-7587 . PMC 2980371. PMID 20724568 .
- مولتون ، بارت سي؛ فراير، أليسون دي (مايو 2011). "مضادات مستقبلات المسكارين، من الخرافات إلى علم الأدوية؛ إيجاد أدوية فعالة في علاج الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن" . المجلة البريطانية لعلم الأدوية . 163 (1): 44-52 . doi : 10.1111/j.1476-5381.2010.01190.x . ISSN 0007-1188 . PMC 3085867. PMID 21198547 .
- ↑ فودور، جيرجيلي هـ.؛ بالوغ، آدم ل.؛ سودي، روبرتا؛ إيفانكوفيتس-كيس، أورسوليا؛ بابيك، بارنا؛ بيتاك، فيرينك (2019-01-01). "الدوبامين يُحسّن تضيّق القصبات الهوائية الناجم عن المسارات الهيستامينية والكولينية في الأرانب" . علم وظائف الجهاز التنفسي وعلم الأحياء العصبية . 259 : 156-161 . doi : 10.1016/j.resp.2018.10.006 . ISSN 1569-9048 . PMID 30367990. S2CID 53103857 .
- براكاش ، واي إس ( 15 ديسمبر 2013). "العضلات الملساء في مجرى الهواء ودورها في تفاعل مجرى الهواء وإعادة تشكيله: ماذا تعلمنا؟" . المجلة الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء. علم وظائف الرئة الخلوي والجزيئي . 305 (12): L912– L933 . doi : 10.1152/ajplung.00259.2013 . ISSN 1040-0605 . PMC 3882535. PMID 24142517 .
- ↑ ديشباندي، ديباك أ.؛ وانغ، واين سي إتش؛ ماكلمويل، إليزابيث إل.؛ روبينيت، كاثرين إس.؛ شيلينجر، راشيل إم.؛ آن، ستيفن إس.؛ شام، جيمس إس كيه؛ ليجيت، ستيفن بي. (نوفمبر 2010). "مستقبلات الطعم المر على العضلات الملساء في مجرى الهواء توسع القصبات الهوائية عن طريق إشارات الكالسيوم الموضعية وتعكس الانسداد" . مجلة نيتشر الطبية . 16 (11): 1299-1304 . doi : 10.1038/nm.2237 . ISSN 1546-170X . PMC 3066567. PMID 20972434 .
- ↑ جيلاني، طلحة ن.؛ برويس، تشارلز ف.؛ شارما، سانديب (2023)، "الثيوفيلين" ، ستات بيرلز ، تريجر آيلاند (فلوريدا): دار نشر ستات بيرلز، PMID 30085566 ، تاريخ الاسترجاع 22-12-2023
- ↑ بارنز، بيتر ج. (15 أكتوبر 2013). "الثيوفيلين" . المجلة الأمريكية لأمراض الجهاز التنفسي والرعاية الحرجة . 188 (8): 901-906 . doi : 10.1164/rccm.201302-0388PP . ISSN 1073-449X . PMID 23672674 .
- الجهاز العضلي
- الجهاز التنفسي
