Дыхательная система. Возрастные анатомно-физиологические особенности

Введение

     Кислород  находится  в  окружающем  нас  воздухе. Он  может проникнуть  сквозь  кожу,  но  лишь  в  небольших количествах,  совершенно  недостаточных  для  поддержания  жизни. Поступление  в  организм  кислорода  и  удаление  углекислого  газа  обеспечивает  дыхательная  система.  Транспорт  газов  и  других  необходимых  организму    веществ  осуществляется  с  помощью  кровеносной  системы.  Функция  дыхательной системы  сводится  лишь  к  тому,  чтобы  снабжать  кровь  достаточным  количеством  кислорода и  удалять  из  нее  углекислый  газ.

      Химическое восстановление молекулярного кислорода с образованием воды служит для млекопитающих основным источником  энергии. Без нее жизнь не может продолжаться дольше нескольких секунд.

     Восстановлению кислорода сопутствует образование CO2. Кислород входящий в CO2 не происходит непосредственно из молекулярного кислорода. Использование O2  и образование CO2  связаны  между собой промежуточными метаболическими реакциями; теоретически каждая из них длятся некоторое время.

     Обмен  O2  и CO2  между организмом и средой называется дыханием. У высших животных процесс дыхания осуществляется благодаря ряду последовательных процессов.

1. Обмен газов между средой и легкими, что обычно обозначают как "легочную вентиля цию".

2.   Обмен газов между альвеолами легких и кровью  (легочное дыхание).

3. Обмен газов между кровью и тканями.

4.  Наконец, газы переходят внутри ткани к местам потребления (для O2) и от мест образования (для CO2) (клеточное дыхание).  Выпадение любого из этих четырех процессов приводят к нарушениям дыхания и создает опасность для жизни человека.

 

1 дыхательная система.

     Дыхательная  система   человека  состоит  из  тканей  и  органов,  обеспечивающих  легочную вентиляцию  и  легочное  дыхание.  К воздухоносным путям относятся: нос, полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы. Легкие состоят из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения. К элементам костно-мышечной системы, связанным с дыханием, относятся ребра, межреберные мышцы, диафрагма и вспомогательные дыхательные мышцы.

Дыхательная система объединяет группу органов выполняющих функцию внешнего дыхания - насыщение крови кислородом и удаление из нее углекислого газа и ряд не дыхательных функций. Состоит из полости носа, носоглотки, гортани, трахеи, бронхов и легких.

      ГИСТОГЕНЕЗ. Закладка органов появляется на 3 неделе эмбриогенеза в виде мешковидного выпячивания вентральной стенки передней кишки.

 При этом эпителиальная  выстилка органов развивается  из зачатка прехордальной пластинки, а все остальные ткани из мезенхимы.

 

 

 

 

1.1ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ.

 

 В соответствии с  ведущей функцией органы системы  подразделяются на 2 отдела:

1. воздухо-проводящий (воздухоносные пути)

2. респираторный

 Воздухоносные пути - система полостей и трубок, включающая  носовую полость с придаточными  пазухами, гортань, трахею и  заканчивающаяся  терминальными бронхиолами.

      Начиная с трахеи, стенка воздухоносный путей приобретает типичное для них строение.

ТРАХЕЯ - трубчатый орган. Стенка из 4 оболочек:

1. слизистая

2. Подслизистая (основа)

3. фиброзно-хрящевая

4. адвентициальная

1. Слизистая - неполная. Эпителий псевдомногослойный, то есть однослойный, многорядный, призматический, мерцательный. 4 типа клеток: призматические реснитчатые, бокаловидные, вставочные, эндокринные.

  Призматические - реснитчатые - на апикальной поверхности 200-250 ресничек, мерцающих синхронно в противоположную вдыхаемому воздуху сторону. Этим обеспечивается выведение частиц по внешнюю среду.

  Бокаловидные - одноклеточные, эндоэпителиальные железы, вырабатывают слизь - муцин (гиалуроновая и сиаловая кислоты). Функция - механическая очистка, увлажнение.

  Вставочные - по степени  дифференциации низкие и высокие. Это камбиальные клетки для  всех видов.

  Эндокринные - клетки  ДЭС (диффузно эндокринной системы), которые выделяют биогенные амины  и пептидные гормоны и обеспечивают  местную регуляцию функций (тонус, просвет бронхов).

ЕС-клетки - серотонин, ECL- клетки - гистамин, Р-клетки - бомбезин, D-клетки вазоинтестинальный полипептид.

  Собственная пластинка  слизистой - рыхлая соединительная  ткань с 2 особенностями:

• обилие эластических волокон, идущих продольно вдоль воздухоносных путей до альвеол

• большое количество одиночных и фолликулярных лимфоцитов

 Дыхательная система  занимает 2-е место после пищеварительной  по объему поступающей в организм  антигенной информации, поэтому  здесь происходит заключительная, антигензависимая стадия дифференцировки лимфоцитов с образованием клеток-эффекторов клеточного и гуморального иммунитета и клетки памяти.

 Плазмоциты синтезируют IgA, которые блокируют прилипание бактерий к слизистой оболочке дыхательных путей, препятствуя образованию бактериальных колоний.

 

2. Подслизистая оболочка - рыхлая соединительная ткань, в  которой расположены концевые  секреторные отделы смешанных  слизисто-белковых желез (мерокриновых), а также присутствуют лимфатические фолликулы.

3. Фиброзно-хрящевая оболочка  состоит из 16-20 незамкнутых колец  гиалиновой хрящевой ткани, которые  на задней поверхности соединены  рыхлой соединительной тканью  с пучками лейомиоцитов.

4. Адвентициальная - рыхлая  соединительная ткань.

     Трахея подразделяется на 2 главных бронха, которыми открывается бронхиальное дерево. Анатомически и клинически бронхи классифицируются на:

Внелегочные:

• главные

• долевые

• зональные

 Внутрилегочные:

• субсегментарные

• междольковые

• внутридольковые

 В стенке крупных  бронхов (5-15 мм), имеющей 4 оболочки, отличия  от стенки трахеи:

1. слизистая оболочка постепенно становится полной и начинает собираться в продольные складки.

2. Фиброзно-хрящевая оболочка становится замкнутой (в главных бронхах), а затем прерывистой, приобретая вид отдельных хрящевых пластин.

  Средние бронхи (диаметр 2-5 мм). Имеют 4 оболочки. Отличия:

1. слизистая полная, так как хорошо выражена мышечная пластинка, состоит из 2 циркулярных пучков взаимно противоположного направления, поэтому она собрана в многочисленные складки.

2. Слизистая становится тоньше, эпителиоциты ниже, бокаловидных клеток меньше. Появляются многочисленные группы клеток - нейроэпителиальные тельца (НЭТ) - это группы, относящиеся к ДЭС. Состоят из 4-25 клеток, занимают всю толщу эпителия, доходя до поверхности, имеют микроворсинки, то есть черты строения эндокринных клеток открытого типа. Особенности заключаются в том, что они тесно контактируют с нервными окончаниями и гемокапиллярами фенестрированного типа. Функция - образуют внутрилегочную рецепторную систему, регистрирующую изменения состава вдыхаемого воздуха и вырабатывает в ответ на это биогенные амины, пептидные гормоны, регулирующие тонус стенок и просвет бронхов и кровеносных сосудов. Приспосабливают кровоток в легких к характеру их вентиляции.

3. Подслизистая истончается. Количество желез в ней резко уменьшается.

4. Фиброзно-хрящевая оболочка идет на убыль и представлена отдельными хрящевыми островками, в которых гиалиново-хрящевая ткань, постепенно сменяется эластической.

5. Адвентиция истончается.

 Мелкие бронхи - 2 оболочки:

• внутренняя слизистая

• наружная адвентициальная

 при этом слизистая  оболочка имеет ярко-выраженный  складчатый характер, так как  мышечная пластинка развита еще  интенсивней, чем в средних бронхах. Хрящей нет, поэтому в патологии  спазмируются именно мелкие бронхи. Эпителий однослойный, двурядный, кубический, реснитчатый. Присутствуют все типы клеток, но бокаловидные единичные. Нейроэндокринный комплекс представлен нейроэндокриноцитами. Добавляется еще 2 вида клеток: секретирующие клетки Клара - синтезируют фермент, расщепляющий сурфактант и здесь эпителий инфильтрирован лимфоцитами, встречаются дендритные (антиген-представленные клетки). Лимфоцитов и плазмоцитов много. Адвентициальная оболочка истончена.

  Терминальные бронхиолы -  покрыты однослойным, однорядным  кубическим эпителием. Бокаловидных  клеток нет. Все остальные как  в мелких бронхах. Мышечная пластинка  распадается на отдельные пучки  лейомиоцитов. Адвентиция очень тонкая.

  Респираторный отдел. Структурно-функциональная единица - ацинус. 12-18 ацинусов - долька. Эта система альвеол, расположенных в стенках респираторных бронхиол 1,2,3 порядков, альвеолярных ходов и альвеолярных мешочков.

  Каждая альвеола - открытый  пузырек, внутренняя поверхность  которого выстлана однослойным, плоским эпителием, так как более 90% поверхности альвеол занимают  плоские эпителиоциты. Клетки соединены плотными контактами.

  Развиваются из прехордальной пластинки. В составе эпителиальной выстилки альвеолы 3 типа клеток:

  Альвеоциты 1 типа (респираторные) - клетки уплощенной формы . 2 части - центральная утолщена и содержит ядро и органеллы; периферическая, которая в виде тонких цитоплазматических пластин простирается по базальной мембране в обе стороны на 20 мкм.

  Цитоплазма пластин  содержит много пузырьков, с помощью  которых осуществляется пассивная  диффузия газов. Основная функция - респираторная.

  Альвеоциты 2 типа (секреторные) - крупные, овальной формы с многочисленными органеллами. Высокая метаболическая активность. Основное отличие - наличие оксифильных пластинчатых телец, которые выделяются на поверхность механизмом экзоцитоза и распластываются на поверхности альвеол в виде сурфактанта.

  Сурфактант (эндоальвеолярная сурфактантная пленка) - смесь фосфолипидов, состоящая из 2-х фаза - нижней (гипофаза, жидкая), содержащей гликопротеиды и сглаживающей неровности эпителия; поверхностной (опофаза) - мономолекулярная фосфолипидная пленка, обращенная гидрофобными участками в просвет альвеолы. Функции сурфактанта:

1. снижает в 10 раз поверхностное натяжение альвеол, облегчая раздувание их на вдохе и препятствуя полному спадению на выдохе.

2. Защитная - препятствует проникновению микробов.

3. Формирует противоотечный барьер - препятствует выпотеванию жидкости из сосудов альвеол. Также альвеоциты 2 типа секретируют интерферон и лизоцим.

 Альвеоциты 3 типа (хеморецепторы) - имеют на поверхности микроворсинки и относятся к клеткам ДЭС. Контролируют концентрацию и состав сурфактанта и метаболическую активность альвеол, бронхиолярного эпителия, выделяя биогенные амины и пептидные гормоны.

    Все виды альвеоцитов располагаются на базальной мембране, за которой располагается строма альвеолы - многочисленные эластические волокна оплетающие альвеолы, препятствующие перерастяжению и разрыву их при вдохе, а также фибробласты, синтезирующие эти волокна и макрофаги, которые могут выходить в просвет альвеолы.

 Функции макрофагов:

1. защита от загрязнения и инфицирования

2. синтез антимикробных факторов

3. поглощение избытка сурфактанта, а затем окисляя его выделение большого количества тепла и согревание воздуха

 В строме располагаются  многочисленные гемокапилляры, оплетающие альвеолы, которые очень узкие, эндотелий в них очень тонкий. Это нужно для оптимального газообмена. Располагаются строго напротив тонких пластин респираторных альвеоцитов и образуют с ними единую альвеолокапиллярную базальную мембрану. Таким образом, формируется диффузионный аэрогематический барьер (воздух-кровь), толщиной 0.5 мкм, площадью 70-100 квадратных метров.

  Компоненты барьера:

1. сурфактантная пленка

2. истонченный участок цитоплазмы респираторного альвеоцита

3. альвеолокапиллярная базальная мембрана.