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Rev. Col. Anest. 6:-59-1978
MECANISMOS
DE DEFENSA
DEL PULMÓN
Doctor Bingumal R.. Manawadu *
* Department of Anesthesiology, University of Colorado Medical Center.
** Traducción: Jorge Patiño Uribe.
Los mecanismos de defensa del pulmón incluyen: 1) Filtración aerodinámica; 2) Limpieza de organismos inhalados o aspirados por el sistema mucociliar; y 3) Fagocitosis por parte de
los macrófagos alveolares. Estos mecanismos mantienen estéril el tejido
pulmonar distal y lo previene de la inhalación y aspiración de microbios
potenciales.
La filtración aerodinámica de las
partículas inhaladas se facilita por la
anatomía de los tractos respiratorios
superiores e inferiores. El aire que
penetra a través de los orificios externos es filtrado y limpiado de impurezas por los pelos de la nariz. Como el aire pasa entre los cornetes, el
flujo se vuelve turbulento y las partículas pesadas son depositadas dentro
del moco que recubre el epitelio húmedo. Más adelante hacia abajo, el
flujo del aire cambia de dirección a
nivel de la nasofaringe. La fuerza
centrífuga creada deposita todas las
partículas mayores de 10 micras de
diámetro sobre la pared posterior de
la faringe, luego, el tracto respiratorio
continúa bifurcándose, y cada bifurcación determina la formación de un
flujo turbulento, el cual ayuda a depositar partículas sobre el epitelio mucoso. Las partículas menores de 0.5
micras no alcanzan los alvéolos. Las
partículas que son depositadas sobre
el epitelio mucoso son eliminadas del
pulmón por medio de la actividad ciliar del epitelio respiratorio. Esta acción del movimiento ciliar juega un
papel importante en la limpieza física
de las partículas inhaladas.
El otro mecanismo de defensa de
los pulmones es la limpieza inmunológica de partículas solubles e insolubles y de agentes infectantes. El sistema inmunológico de los pulmones
tiene relación con una gran variedad
de partículas. La antigenicidad de estas partículas varía tremendamente y
muchas de ellas son agentes polucionantes inofensivos.
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Así la respuesta inmunológica sistémica contra todos los antígenos inhalados es malgastada y la mayoría
de los antígenos son tratados como
productores locales de anticuerpos.
De esta manera, el organismo es saturado de anticuerpos clase IgA, lo
que produce un "bloqueo antigénico", en donde no se forman anticuerpos sistémicos. La falla del sistema
IgA, conduce a la producción de anticuerpos sistémicos contra los antígenos inhalados, lo que se manifiesta clínicamente en muchos estados
alérgicos. La cavidad oral y la faringe contienen muchas especies de
bacterias que podrían ser inhaladas
o aspiradas. Sin embargo, el tracto
respiratorio por debajo de las cuerdas es estéril, debido a los mecanismos de limpieza inmunológicos que
ya sean locales o sistémicos producen anticuerpos humorales y celulares. Inmunológicamente, el tracto
respiratorio se podría dividir en la
función broncoalveolar en la parte superior e inferior, los anticuerpos de
la parte inferior van directamente al
sistema circulatorio, de tal manera
que los de la parte superior son producidos en los tejidos linfáticos locales.
A la entrada de la parte superior
existe un anillo de tejidos linfáticos
que están muy bien organizados dentro del paladar, la lengua y las amígdalas.
Existen canales profundos que forman rutas anatómicas para determinar la inhalación de antigenos y los
tejidos linfoides organizados. Las
amígdalas parece que son las de mayor acción inmunológica y capaces de
una mayor respuesta local inmune:
sin embargo también sirven como precursoras en el pool de células que
segregan inmunoglobúlina en la mucosa respiratoria durante la respuesta
primaria o secundaria. Los otros tejidos linfáticos muestran disminución
en sus niveles de organización en
cuanto tienen que ver con la función
broneoalveolar. Están organizados en
los nodulos linfoides traqueobronquiales y del hileo, y asociaciados con nodulos linfoides bronquiales y epitelio
linfático.
Estos tejidos linfáticos sintetizan
todas las clases de inmunoglobulina,
pero la clase predominante es la IgA.
Las células plasmáticas producen IgA
y se unen a los componentes secretores, los cuales son resistentes a la
digestión proteolítica. Las actividades
biológicas de la IgA incluyen bloqueo
a la entrada de antígenos, inhibición
del crecimiento microbiano, aglutinación de partículas, neutralización de
toxinas y neutralización del complemento de virus y bacterias. Sin embargo en el sistema inferior la inmunoglobulina predominante es el IgG,
la cual es derivada por transudación
al sistema vascular.
La IgG aglutina partículas, opsoniza bacterias, activa el complemento,
neutraliza bacterias y virus, y lisa
bacterias gram negativas en presencia del complemento. Las otras inmunoglobulinas presentes en el tracto
respiratorio son IgM, IgE. La IgM
aglutina eficientemente partículas, fija el complemento y lisa ciertas bacterias, La IgE se combina con receptores del agente surfactante en los
mastocitos y en los leucocitos basófílos v juegan un papel biológico en la
mediación de la reacción de hipersensibilidad inmediata.
Parece que existe cierta resistencia a las infecciones de parásitos, particularmente nemátodos.
En adición a los anticuerpos humorales, las células juegan un papel importante en los mecanismos de inmunidad del sistema inferior. La célula
predominante es el macrófago pulmonar alveolar (MPA). Estas células
fagocitan partículas y bacterias que
son digeridas y procesadas para ser
presentadas como antígenos de las celulas inmunocompetentes. Los macrófagos pulmonares son las células "llave" en el mecanismo de defensa, así
como que tienen que ver en todos los
procesos inmunológicos que modifiquen la función de los macrófagos
pulmonares para fagocitar y matar
bacterias. Estos procesos incluyen actividad opsónica de los anticuerpos humorales y activación por parte de los
factores solubles. La antirreacción de
un antígeno y un linfocito inmune
produce una variedad de linfoquininas que se constituyen en el factor
de inhibición de los macrófagos, factor
de activación de los macrófagos, linfotoxinas, factor quimostático y factor mitogénico. La actividad de todos
estos mecanismos es el arma importante de los macrófagos para fagocitar y matar bacterias.
Sin embargo los macrófagos pulmonares son diferentes a los demás macrófagos del cuerpo. Ellos son capaces de respiración aeróbica solamente y su función es deprimida con
tensiones muy altas o muy bajas de
oxígeno. A parte del oxígeno muchos
otros agentes impiden la función de
los macrófagos pulmonares. Se incluyen agentes oxidantes y polucionantes como el humo del cigarrillo, ozono, dióxido nitroso, sílice, cuarzo o
en general estados como la acidosis,
deshidratación, diabetes, falla renal,
stress y estados toxémicos. Los macráfagos pulmonares son estables en
el lado alveolar y su relación es importante para su función. La separación de los macrófagos pulmonares
de las paredes alveolares ha sido vista en edema pulmonar o en falla cardíaca congestiva, lo que deprime la
función de los macrófagos pulmonares. Cuando estos macrófagos están
al lado aéreo de los alvéolos SE vuelven vulnerables a los gases inhalados.
En anestesia general los macrófagos
pulmonares son expuestos a una alta
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concentración de agentes anestésicos.
En la mayoría de los estudios experimentales de anestésico y de actividad bacteriana, Goldstein y cols, han
visto que los ratones deprimen su actividad bactericida pulmonar contra
el estafilococo aureus durante la anestesia con Pentrane y Ciclopropano, estos efectos no se han visto en anestesia con halotano. Estos hallazgos son
contradictorios si se consideran las acciones subcelulares de los agentes
anestésicos.
Todos los agentes anestésicos volátiles distorsionan las estructuras microtubulares de las células. La integridad de los microtúbulos es esencial para la división celular.
En esencia, la respuesta inmunológica es una larga serie de divisiones
celulares. Por consiguiente si los agentes anestésicos distorsionan y alteran
la mitosis se podría decir desde un
punto de vista teórico que la respues
ta inmunológica es debilitada.
La integridad de los microtúbulos
es esencial para la actividad ciliar y
fagocítica, también la fosforilación
oxidativa es deprimida por los agentes anestésicos. La fagocitosis y la
muerte intracelular de una bacteria
es un proceso de utilización activo
de energía. Considerando todos estos
factores, la depresión de los macrófagos pulmonares en su función y actividad ciliar podría esperarse bajo
anestesia inhalatoria. Entre varios experimentales utilizados para estudiar
la actividad bactericida total del pulmón, se estudiaron con generadores
de aerosol en donde diferentes grupos de animales experimentales fueron expuestos a un cambio constante
e inoculación de estafilococo aureus
con aerosol. Después de la exposición,
grupos de animales fueron sacrificados inmediatamente o cuatro horas
más tarde. Los pulmones se procesaron y se estudiaron con isótopos radiactivos.
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La diferencia en el recuento bacteriano entre 0 y 4 horas mostró la eficiencia de la función de los macrófagos pulmonares y la diferencia en
el conteo de isótopos, la eficiencia de
los mecanismos de limpieza físicos.
Al estudiar el efecto de halotano en
la actividad bactericida pulmonar total, se anestesiaron grupos de ratones con 1 y 2 MAC de halotano durante 4 horas. Los animales se dejaron recuperar a la hora y luego fue
ron expuestos a un generador de aerosol con estafilococos aureus y se sacrificaron a la 0 y 4 horas. La actividad bactericida intrapulmonar fue deprimida en los dos grupos de animales anestesiados.
Los ratones anestesiados con 1
MAC de halotano y expuestos después al aerosol tuvieron 46.1% de
viabilidad en 4 horas. Los ratones
que recibieron 2 MAC de halotano
también tuvieron depresión in situ de
la actividad bactericida. En contraste
con la depresión bactericida no hubo
diferencia entre los animales radioexpuestos y los animales control.
La ausencia de depresión en la limpieza física puede tener dos causas:
1) La concentración de 2 MAC de
halotano es insuficiente para deprimir la actividad ciliar. 2) A la hora
después de anestesia las cilias se han
recuperado. Por consiguiente al investigar el efecto del halotano en la actividad ciliar se deben exponer los
anillos traqueales también con halotano. La actividad ciliar fue estimada
visualmente usando un microscopio.
Los anillos traqueales expuestos a l o
2% de halotano no mostraron disminución de la actividad ciliar, mientras que el 3% de halotano mostró
moderada disminución, y el 4 y 5%
de halotano causaron una dramática
reducción de la actividad ciliar. La
recuperación de la actividad ciliar es
inmediata y los anillos traqueales expuestos al 4% de halotano mostraron
completa recuperación a los tres días
de exposición.
En la práctica clínica halotano al
4% se usa muy poco y ocasionalmente durante muy cortos períodos durante los cuales se podrían alterar
los mecanismos de limpieza físicos.
Sin embargo, la depresión de la función de los macrófagos pulmonares
podría estar asociada con la infección
pulmonar post operatoria. De tal manera que los agentes anestésicos pueden deprimir la función de los macrófagos. Una investigación clínica a
este respecto podría contribuir a un
estudio de las infecciones pulmonares.
Se ha establecido que las infecciones pulmonares post operatorias son
más comunes después de la anestesia inhalatoria en oposición a la anestesia regional. Esta marcada incidencia se ha atribuido a la aspiración,
retención de secreciones pulmonares,
y ocasionalmente instrumentos con
taminados; sin embargo, con la aclaración de la disminución de la función de los macrófagos por halotano
sería interesante investigar clínicamente la contribución de los macrófagos y su depresión en las infecciones pulmonares post operatorias.