Кашлевые рецепторы подразделяются на ирритантные, быстро реагирующие на механические, термические, химические раздражители, и С-рецепторы, или воспалительные рецепторы, так как С-рецепторы преимущественно стимулируются медиаторами воспаления – простагландинами, брадикининами, субстанцией Р и др.

Ирритативные рецепторы наиболее активно реагируют на три типа раздражителей:

1) табачный дым, многочисленные инертные и раздражающие химические вещества;

2) повреждение и механическое растяжение ДП при глубоком дыхании, а также при пневмотораксе, ателектазе, действии бронхоконстрикторов;

3) легочная эмболия, легочная капиллярная гипертензия и легочные анафилактические феномены.

Раздражение ирритантных рецепторов слизистой оболочки полости носа, например, табачным дымом, или инертными частицами пыли, или газообразными веществами, или водой вызывает сужение бронхов и голосовой щели, брадикардию, снижение сердечного выброса, сужение просвета сосудов кожи и мышц, но не вызывает кашля.

Механическое раздражение ирритативных рецепторов слизистой оболочки задней части полости носа вызывает сильнейшее сокращение диафрагмы, наружных межреберных мышц, а, следовательно, вдох, который открывает ДП через носовые ходы (аспирационный рефлекс; этот рефлекс выражен у новорожденных), но не вызывает кашля.

Раздражение многочисленных ирритативных рецепторов, которые находятся в эпителии внутрилегочных бронхов и бронхиол, вызывает гиперпноэ, бронхоконстрикцию, сокращение гортани, гиперсекрецию слизи, но никогда не сопровождается кашлем.

В то же время ирритативные рефлексы с гортани и трахеи вызывают кашлевой рефлекс, проявляющийся резким выдохом на фоне сужения гортани и сокращением гладких мышц бронхов, которое сохраняется долгое время после рефлекса.

Рефлекторная дуга кашлевого рефлекса состоит из 5 основных частей:

1) кашлевые рецепторы;

2) афферентные нервы;

3) медуллярный кашлевой центр;

4) эфферентные нервы;

5) эффекторы – дыхательные мышцы.

По афферентным нервным волокнам импульсы с периферических рецепторов поступают в кашлевой центр продолговатого мозга, на который помимо импульсов с периферии воздействуют регулирующие импульсы, исходящие из высших центров коры головного мозга, так как формирование кашлевого рефлекса находится под контролем коры больших полушарий головного мозга.

Под эфферентным звеном рефлекторной дуги кашлевого рефлекса понимают двигательные нервные волокна, идущие к мышцам диафрагмы, грудной клетки, живота, гортани и бронхов, и сами эти мышцы (табл. 1).

Выделяют три фазы кашлевого рефлекса – инспираторную, компрессионную и экспираторную.

Инспираторная фаза. Вначале возникает кашлевое раздражение, затем следует ощущение в необходимости кашля. Во время рефлекторного открытия голосовой щели происходит глубокий форсированный вдох с участием всех инспираторных мышц. Объем вдыхаемого воздуха может варьировать от 50 % дыхательного объема до 50 % жизненной емкости легких. Длительность этой фазы составляет около 2 с.

Компрессионная фаза. В этой фазе рефлекторно закрываются верхние ДП – голосовые связки и голосовая щель. Затем происходит резкое сокращение экспираторных мышц – внутренних межреберных и брюшных. Особенно большое значение имеют брюшные мышцы, создающие основную движущую силу воздушного потока, что вызывает сужение трахеи за счет прогибания внутрь ее наиболее податливой части – задней мембраны трахеи. Фаза характеризуется быстрым повышением внутригрудного и внутрибрюшного положительного давления, которое остается повышенным приблизительно 0,5 с. Величина внутригрудного давления при спокойном дыхании составляет 2–7 мм рт. ст., а при кашле достигает 250–300 мм рт. ст. Для эффективного откашливания необходимо повышение внутригрудного давления минимум до 40 мм рт. ст.

Таблица 1. Структурные компоненты кашлевого рефлекса [89, 90]

Экспираторная фаза – фаза собственно откашливания. Приблизительно через 0,2 с после завершения компрессии голосовая щель рефлекторно открывается, создается перепад давления, и турбулентный воздушный поток резко выбрасывается из ДП, увлекая за собой содержимое бронхов. Происходит толчкообразный, стремительный выдох, как правило, через рот (носовая полость закрывается мягким нёбом и язычком). Мокрота вибрирует в ДП, вызывая характерный кашлевой звук. При этом скорость движения воздуха в ДП в 20–30 раз превышает скорость при обычном дыхании и составляет в трахее, средних и крупных бронхах 30–40 м/с, в голосовой щели – 50–120 м/с. Объемная скорость воздушного потока достигает 12 л/с. Струей воздуха из ДП в ротовую полость увлекаются слизь и скопления элементов, образующих мокроту, а также чужеродные вещества, попавшие в ДП.

Условием нормального функционирования мукоцилиарной транспортной системы легких является образование трахеобронхиального секрета (слизи). Этот секрет сложный по своему составу. Он образуется, продуцируется как совокупный продукт секреторной деятельности бокаловидных клеток эпителия, подслизистых желез трахеи и бронхов, а также клеток Клара – Гоблета (рис. 1). Обычно в трахеобронхиальном секрете обнаруживаются также клеточные элементы (альвеолярные макрофаги и лимфоциты), сурфактант, продукты дегенерации микроорганизмов и эпителиоцитов, а также плазменные компоненты, попадающие в него за счет экссудации или транссудации [9, 33, 89, 90].

Рис. Источники трахеобронхиального секрета

Трахеобронхиальный секрет выполняет различные функции. Во-первых, он способствует удалению инородных тел из ДП. Во-вторых, выполняет защитную функцию, угнетая жизнедеятельность бактерий за счет содержащихся в нем иммуноглобулинов и защитных факторов плазмы крови. В-третьих, способствует увлажнению вдыхаемого воздуха, поддержанию его нормальной температуры.

Трахеобронхиальный секрет характеризуется определенными физико-химическими свойствами – вязкостью, эластичностью, адгезивностью, от которых зависит его способность к текучести. По физико-химической структуре он представляет собой многокомпонентный коллоидный раствор, состоящий из двух фаз – растворимой, жидкой (золь) и нерастворимой, вязко-эластичной (гель).

Золь покрывает апикальные поверхности мукоцилиарных клеток и обволакивает непосредственно слизистую оболочку трахеобронхиального дерева. Толщина его составляет 2–4 мкм. Он представляет собой непрерывную подвижную пленку, расположенную на ресничках мерцательного эпителия. Золь продуцируется в бронхиолах и альвеолах. В состав золя входят электролиты, биологически активные вещества, ферменты, иммуноглобулины, которые обусловливают защитную функцию слизи. Именно в этом слое реснички мерцательного эпителия совершают свои колебательные движения и передают кинетическую энергию наружному слою трахеобронхиального секрета. Благодаря этому существенно укорачивается продолжительность возможного контакта микроорганизмов с клетками слизистых оболочек ДП, и, следовательно, значительно затрудняется внедрение возбудителей в трахеобронхиальный эпителий [9, 33, 89, 90].

Гель – верхний, наружный слой бронхиального секрета толщиной 2 мкм. Этот слой трахеобронхиального секрета более плотный, вязко-эластичный, нерастворимый, формируется в основном за счет муцинов – группы высокогликозилированных протеинов. Известно, что 5–10 % бронхиальной слизи составляют нейтральные и кислые гликопротеины, обусловливающие вязкость бронхиального секрета, что в значительной степени зависит от внутри- и межмолекулярных дисульфидных и водородных связей, разрушение которых приводит к уменьшению вязкости. Липиды составляют 0,3–0,5 % и представлены преимущественно фосфолипидами из альвеол и бронхиол [42, 85].