Едва ли не все органы и системы организма животных и человека, помимо основных, выполняют и ряд дополнительных функций. Например, почки вносят свой вклад в регуляцию артериального давления. Кожа активно участвует в терморегуляции. Значительное число структурных образований нервной системы берет на себя обязанности эндокринных органов, вырабатывая и выделяя в кровь различные высокоактивные химические соединения. Точно так же дыхательная система, осуществляя газообмен, выполняет и недыхательные функции: участвует в жировом обмене, в охране организма от вредных воздействий среды, выделяет ряд гормонов.
Наиболее изучена защитная функция, возложенная на подвижные макрофаги (клетки рыхлой соединительной ткани) и специализированные клетки мерцательного эпителия. Он выстилает почти все воздухоносные пути, образуя так называемый мукоцилиарный (слизереснитчатый) эскалатор. По нему снизу вверх выносятся задержанные слизью и макрофагами попавшие с вдыхаемым воздухом частицы пыли и микроорганизмы. Кроме того, часть макрофагов, нагруженных пылевыми частицами, с током тканевой жидкости уносится в ближайшие лимфатические узлы, где подвергается частичному разрушению. Другие макрофаги взаимодействуют с фибробластами легких - "строителями" соединительной ткани, ответственными за процессы регенерации.
Несмотря на значительные успехи в изучении мукоцилиарного эскалатора, загадки, задаваемые мерцательным эпителием воздухоносных путей, все еще оставались неразгаданными. Изучая газообмен, физиологи столкнулись с весьма странным явлением: оказывается, в ходе окислительно-восстановительных процессов используются не все молекулы кислорода, а только отрицательно заряженные! Но ведь даже в чистом воздухе, в горах или на берегу моря они лишь незначительно преобладают над положительно заряженными молекулами.
Может ли быть, чтобы организм не использовал почти половину вдыхаемого кислорода?! В поисках ответа на этот вопрос ученые пришли к принципиально новому выводу. Он сводится к тому, что основная роль мерцательного эпителия заключается не столько в очистке вдыхаемого воздуха, сколько в дополнительной ионизации молекул кислорода! В связи с этим стало ясно, что придаточные пазухи носа работают как своеобразные резервуары, в которых кислород готовится дпя активного участия в окислительно-восстановительных реакциях обмена веществ.
Привлекли внимание ученых и другие недыхательные функции дыхательной системы. В ее органах были обнаружены биогенные амины-серотонин и катехоламины-допамин и норадреналин. Эти соединения в организме животных и человека выступают в роли медиаторов (при передаче нервного импульса) либо гормонов. Катехоламины стимулируют деятельность сердца, повышают артериальное давление и активность окислительных процессов. Серотонин способствует усилению тонуса сосудов, регулирует деятельность внутренних органов (они становятся более чувствительными к различным раздражителям), уменьшает проницаемость сосудистой стенки и ускоряет свертываемость крови, снижает утомляемость мышечных волокон.
Влияние серотонина и катехоламинов на процессы жизнедеятельности в организме, как видим, во многом совпадает. Однако в легких они действуют в противоположных направлениях. Норадреналин, например, вызывает расширение бронхов и тем самым облегчает доставку воздуха к легочным пузырькам - альвеолам. Серотонин в высоких концентрациях, напротив, вызывает спазм бронхов, то есть действует уже подобно ацетилхолину - физиологическому антагонисту катехоламинов.
Заметим, что ацетилхолин способствует сужению бронхов и увеличивает секрецию слизи. Этим, однако, его влияние на организм не ограничивается. Когда его концентрация повышается (например, во время приступа бронхиальной астмы), происходит интенсивный выброс еще одного биологически активного соединения - гистамина. В этот момент его начинают запасать впрок тучные клетки, макрофаги и некоторые другие элементы соединительной ткани. В свою очередь, накопление гистамина в легких приводит к дополнительному сужению бронхов, а за счет повышения проницаемости сосудов-к отеку их слизистой. Все эти явления, ведущие к резкому нарушению легочной вентиляции и нарастающему кислородному голоданию, устраняются введением бронхорасширяющих и антигистаминных препаратов.
А если угроза спазма бронхов возникает вследствие увеличения в легких концентрации серотонина? Оказалось, что природа как бы предвидела эту ситуацию. Установлено, что в легких действует эффективная система связывания и инактивации серотонина. Примечательно также, что она совершенно неактивна при нормальных концентрациях этого соединения но очень быстро-буквально в считанные минуты - включается, когда его концентрация повышается.
Открытие в легких системы связывания и инактивации серотонина поставило перед исследователями новую проблему. Теперь предстояло выяснить, приносится ли серотонин в легкие из других органов, скажем, из эпифиза или органов желудочно-кишечного тракта, или он синтезируется собственными клетками дыхательной системы?
Поиски ответа вновь привлекли внимание исследователей к мерцательному эпителию бронхов. В нем были обнаружены так называемые светлые клетки, которые располагаются поодиночке или небольшими группами во всех отделах воздухоносных путей, от гортани до мельчайших бронхов и даже в легких. Поводом дпя предположения, что именно эти клетки выделяют серотонин, послужило их сходство с эндокринными ЕС-клетками в органах пищеварительной системы.
После того, как была доказана способность светлых клеток синтезировать серотонин, их также стали именовать клетками Кульчицкого, или сокращенно К-клетками (ЕС-клетки впервые были описаны русским гистологом Н. К. Кульчицким). Так вслед за открытием собственного эндокринного аппарата в органах желудочно-кишечного тракта такой же аппарат был обнаружен и в дыхательной системе.
К-клетки обычно имеют столбчатую или треугольную форму. Их верхний конец в виде вытянутого отростка достигает просвета бронхов. На поверхности отростка располагаются многочисленные микроворсинки и одиночные реснички. Предполагается, что эти своеобразные антенны выполняют роль чувствительных окончаний - хеморецепторов, в задачу которых входит анализ газового состава вдыхаемого воздуха. В основании К-клеток имеются многочисленные секреторные гранулы, содержащие серотонин; они контактируют с кровеносными капиллярами.
Кроме того, оказалось, что многие К-клетки тесно связаны с чувствительными окончаниями нервных клеток, образуя с ними синаптоподобные контакты. Получив сигнал о концентрации кислорода и углекислого газа во вдыхаемом воздухе, К-клетки действуют в зависимости от ситуации. Они могут либо реагировать выделением серотонина (возможно, и других гормонов) в кровь, либо передать информацию непосредственно ближайшей нервной клетке.
По-видимому, еще более совершенными структурами, обеспечивающими анализ газового состава, являются специальные клеточные комплексы, получившие название нейроэпителиальных телец. Они находятся в бронхах и легочных альвеолах вперемежку с К-клетками. Нейро-эпителиальные тельца представляют собой группу вытянутых клеток, лишенных ресничек и постепенно суживающихся к вершине. На ней имеются группы микроворсинок, а в теле клеток "разбросаны" многочисленные гранулы с серотонином. Следовательно, принципиальных различий между К-клетками и клетками нейро-эпителиальных телец нет. Но поскольку вторые объединены в особые комплексы и более обильно снабжены нервными окончаниями, поставить между ними знак равенства все же нельзя.
Совсем недавно в дыхательных путях были описаны и другие гормоно-продуцирующие типы клеток. В частности, Р-клеткам, разновидности К-клеток, приписывают выделение бомбезина и допамина. О первом пока известно, что он стимулирует обмен веществ в органах желудочно-кишечного тракта и в легких, второй во многом идентичен с норадреналином, предшественником которого является.
Еще один тип клеток воздухоносных путей секретирует так называемый ВИП - вазоактивный интестинальный полипептид. Впервые обнаруженный в эндокринных клетках пищеварительной системы, где он участвует в регуляции многих процессов, ВИП затем был выявлен в клетках нервной системы и воздухоносных путей, где его влияние практически еще не изучено.
Наконец, гистологи описали четвертый тип эндокринных клеток в эпителии воздухоносных путей. Но какие они выделяют гормоны, пока неизвестно.
Факты, накопленные в лабораториях ученых за последние годы, позволяют прийти к определенному заключению. Совершенно очевидно, что воздухоносные пути дыхательной системы располагают своим собственным эндокринным аппаратом, который входит составной частью в так называемую диффузную эндокринную систему (иными словами, вне эндокринных желез). Она представлена специфическими клетками, во множестве расположенными в поджелудочной железе, в органах желудочно-кишечного тракта и ряде других. Согласно критериям, определяющим принадлежность к этой системе, ее клетки должны одновременно производить биогенные амины и пептидные гормоны. Продукция биогенных аминов клетками дыхательной системы полностью доказана, а синтез пептидных гормонов изучен мало, хотя первый пептид уже выделен. Это ВИП.
Эндокринный аппарат дыхательной системы может выполнять несколько обязанностей. Биогенные амины являются, в сущности, медиаторами нервных клеток; с их помощью информация от эндокринных клеток передается нейронам. Те же амины, поступая в кровеносное русло, оказывают влияние на различные структуры дыхательной системы. В свою очередь, пептидные гормоны способны до поступления в кровь воздействовать на соседние клетки, а циркулируя в кровеносном русле, достигать клеток самых отдаленных участков организма.
И все ради чего? Каков эволюционный смысл существования диффузной эндокринной системы, этих разнообразных по своему влиянию клеток, в изобилии разбросанных в пищеварительной системе и воздухоносных путях? Неужто недостаточно мощной гормональной системы, с обязанностями которой вполне справляются ее признанные лидеры? Ответ сегодня может звучать так. Сеть чувствительных эндокринных клеток необходима на границе с внешней средой - всюду, где чужеродные, опасные для здоровья вещества и микроорганизмы могут проникнуть в организм и нарушить постоянство внутренней среды.
Изучение диффузной эндокринной системы имеет не только теоретический, но и сугубо практический интерес. Сегодня установлено, что ряд заболеваний связан с нарушением ее деятельности. Если учесть уже выявленные и пока предполагаемые обязанности К-клеток и их "соратников", то можно с уверенностью сказать, что сбои в деятельности дыхательной и связанной с ней сердечно-сосудистой систем могут возникать именно в связи с изменением количества или уровня функционирования К-клеток в легких. Выяснение роли их "поломок" в жизнедеятельности организма, как и поиск методов их коррекции - задача ближайшего будущего.
Глаз 
