Дыхательная система подразделяется на воздухоносные пути и респираторный отдел. Воздухоносные пути состоят из носа, носоглотки, гортани, трахеи, бронхов и бронхиол. Слизистая оболочка, их выстилающая, фильтрует, очищает, нагревает или охлаждает, а также увлажняет воздух, направляющийся к респираторному отделу (Хем А., Кормак Д., 1983).
Эпителий, выстилающий респираторный отдел легкого, образует непрерывный пласт, все клетки которого связаны друг с другом плотными контактами. Альвеолярная поверхность выстлана распластанными эпителиоцитами (альвеолоциты, пневмоциты) I типа - наиболее многочисленными, с гладкой поверхностью (Henrikson R.C. et all., 1997; Cartner L.P., Hiatt J.L., 1994; Серебряков И.С., Романова Л.К. 1984). Они плотно контактируют друг с другом и обеспечивают диффузию газов через свою цитоплазму. Имеют крупное ядро, трудно отличимое от ядер эндотелия капилляров и соединительнотканных клеток, и очень тонкую цитоплазму
(толщина < 80 нм), содержащую пиноцитозные пузырьки. Могут проявлять фагоцитарную активность и, в основном, не способны делиться (Kurt J.L., 1991). Пневмоциты I типа перемежаются редко расположенными пневмоцитами II типа (секреторными пневмоцитами), выдающимися в альвеолярное пространство, до 5-10 клеток в каждой альвеоле (Cartner L.P., Hiatt J.L., 1994; Kurt J.L., 1991). Форма этих клеток округлая и/или кубовидная, присутствуют короткие микроворсинки. Секретируют богатый фосфолипидами легочный сурфактант, содержащийся в ламеллярных тельцах, которые накапливаются в апикальной части цитоплазмы (Henrikson R.C. et all., 1997; Серебряков И.С., Романова Л.К. 1984). Способны делиться, а также могут служить стволовыми клетками для пневмоцитов I типа (Eroschenko V.P., 2000; Cartner L.P. et all., 1998). Следующий тип клеток, являющийся непостоянным компонентом альвеолярной поверхности, - альвеолярные макрофаги (альвеолярные фагоциты, пылевые клетки). Образуются из моноцитов крови, жизненный цикл длится два - три месяца и их обратное попадание в кровь маловероятно. Имеют овальное или почковидное ядро, могут претерпевать изменения вплоть до формирования гигантских многоядерных фагоцитирующих клеток за счет конъюгации цитоплазматических мембран. В легких три типа макрофагов: альвеолярные; макрофаги воздухоносных путей; макрофаги интерстиция. Последние являются предшественниками альвеолярных макрофагов и составляют 7-10% от общего числа макрофагов легких. Основная функция - защитная: фагоцитируют бактерии, пылевые и другие инородные частицы. У макрофагов интерстиция бактерицидная функция выше. Многие зрелые макрофаги могут вступать в акт фагоцитоза несколько раз (Маянский А.Н., Маянский Д.Н., 1983). По мере заполнения чужеродными частицами мигрируют в бронхиолы, а оттуда в верхние дыхательные пути, достигая ротоглотки, где они откашливаются и/или проглатываются. Могут мигрировать в лимфатические сосуды интерстиция
(Cartner L.P. et all., 1998). Зрелые макрофаги не способны синтезировать ДНК и делиться. При чрезмерном загрязнении легких макрофагальный барьер истощается, и они сами могут инициировать деструктивные процессы в легком (Маянский А.Н., Маянский Д.Н., 1983).
Исследования in vitro
Оценка мутагенной активности факторов в органах дыхательной системы проводится, в подавляющем большинстве, с применением методов in vitro. Разрабатываются новые методики культивирования различных типов клеток легких экспериментальных животных и человека. Широко используется культура клеток легких китайского хомяка V79 для оценки цитогенетического действия различных факторов. Таким образом изучено мутагенное действие метилен дифениладиизоцианата, продукт превращения которого
метилендианилин является канцерогеном для животных и человека, к тому же оба эти вещества могут приводить к развитию бронхиальной астмы. Отмечено возрастание частоты фибробластов легких китайского хомяка с микроядрами, параллельно показана пито генетическая активность этих соединений in vivo в костном мозге крыс (Zhong B.Z., Siegel P.D., 2000).
В исследовании цитогенетической активности оксида этилена в культуре клеток V79 проведен сравнительный анализ различных цитогенетических показателей, показано увеличение хромосомных аберраций на всех уровнях воздействия (3,5 ррт и выше), в то же время, частота клеток с микроядрами повышалась на более высоких исследуемых дозах (457 ррт и выше) (Zhong B.Z. et all., 1991).
Ma культуре фибробластов легких китайского хомяка показана цитогенетическая активность (повышение частоты клеток с микроядрами) лекарственных средств - виндезина и пириметамина (Jagetia G.C., Adiga S.K., 1998; Опо Т., Yoshimura H., 1996), волокнистых соединений - хризотил асбеста