made by woj
1
Wykład 11
Histofizjologia i embriogeneza układu oddechowego
.
CZYNNOŚCI UKŁADU ODDECHOWEGO
1.
Wymiana gazowa (CO
2
wytworzony w tkankach
↑
- 0
2
atmosferyczny
↓
)
2.
Regulacja pH organizmu (rzadziej oddychamy -> zakwaszamy, częściej oddychamy -> alkalizujemy)
3.
Klimatyzacja wdychanego powietrza (ogrzewanie, oczyszczanie, nawilgocenie)
4.
Regulacja temperatury (podczas gorączki -> szybsze oddychanie)
5.
Udział w regulacji przemiany wodnej
6.
Udział w regulacji przemiany mineralnej
7.
Przewodzenie powietrza (narząd powonienia, narząd fonacji)
8.
Udział w obronie immunologicznej ustroju (IgA - odpowiedz humoralna, makrofagi płucne -
fagocytoza, odpowiedź komórkowa)
9.
Udział w czynności hormonalnej ustroju:
Komórki APUD - hormony polipeptydowe
Komórki śródbłonka - angiotensyna I angiotensyna II (guz z płucu może podwyższać
ciśnienie krwi)
- unieczynnianie serotoniny, PGF1, bradykininy, noradrenaliny
10.
Produkcja prostacykliny (przemiana kw. arachidonowego)
- zapobiega agregacji płytek
- zmniejsza napięcie ścian naczyń tętniczych-
w 1982 Nagroda Nobla dla Sir Roberta Vane'a za odkrycie prostacykliny
(brak działania prostacyklin może prowadzić do tworzenia skrzepów i zatorów np. tętnicy podstawnej mózgu -
udar lub naczyń wieńcowych – zawał serca)
RODZAJ ODDYCHANIA A TEMPERATURA CIAŁA
Oddychanie przez nos:
Temperatura otoczenia
Temperatura wewnątrz nosa
Temperatura u wyjścia do krtani
25°
31°
34°
3°
27°
33°
0°
26°
33°
-10°
14°
23°
-16"
7
°
16°
Oddychanie przez usta przy zatkanych nozdrzach:
Temperatura otoczenia
Temperatura u wejścia do krtani
24°
31°
3°
24°
0°
23°
-10°
6°
-16"
2°
PODZIAŁ UKŁADU ODDECHOWEGO
GÓRNA DROGI ODDECHOWE
jama nosowa
gardło
krtań
DOLNE DROGI ODDECHOWE
tchawica
oskrzela
oskrzeliki
pęcherzyki płucne
made by woj
2
JAMA NOSOWA
Przedsionek (skóra owłosiona) + część oddechowa (nabłonek dróg oddechowych) + część węchowa (nabłonek
węchowy)
•
Błona śluzowa
o
nabłonek (naskórek, „nabłonek dróg oddechowych", „nabłonek węchowy")
o
tkanka łączna właściwa wiotka
o
sieć żylna tworząca ciało jamiste (oprócz tego tylko w narządach płciowych) – przy stanach
ekscytacji dochodzi do wypełnienia ich płynem i zatrzymaniem przez skurcz
o
gruczoły cewkowo-pęcherzykowe u noworodków także surowicze (potem ulegają
uwstecznieniu)
Błona śluzowa jako „narząd wstrząsowy” (reaguje nadmiernie na różnie negatywne bodźce zewnętrzne np.
zimno, mikroorganizmy, związki chemiczne)
Narząd musi zawierać:
- dobre unerwienie
- dobre ukrwienie
- kontakt ze „światem zewnętrznym"
- liczne komórki z układu immunologicznego: limfocyty, kom. plazmatyczne, kom. tuczne
Inne narządy wstrząsowe to: skóra, pęcherzyki płucne i oskrzela oraz przewód pokarmowy.
Dlatego też u małych dzieci ze słabo wykształconym układem immunologicznym, w momencie infekcji,
dochodzi często do zmian skórnych, zapalenia płuc oraz biegunek.
KRTAŃ
Rusztowanie chrzęstne:
1.
Chrząstki parzyste: nalewkowate, różkowate, klinowate
2.
Chrząstki nieparzyste: pierścieniowata, tarczowata, nagłośniowa
•
Nabłonek dróg oddechowych lub wielowarstwowy płaski (wolne brzegi strun głosowych i powierzchnia
językowa nagłośni) – przejście nabłonka jednego w drugi są często miejscami nowotworowymi np. krtań,
drogi rodne.
•
Tkanka łączna właściwa wiotka w strunie głosowej prawdziwej zawiera więcej włókien sprężystych.
•
Gruczoły mieszane i cewkowo–pęcherzykowe
•
chrząstka sprężysta: nagłośnia, wyrostki chrząstki nalewkowatej, rożkowate, klinowate
•
Chrząstka szklista: tarczowata, pierścieniowata i nalewkowate
•
Chrząstki: pierścieniowata i tarczowata szybko włóknieją i kostnieją (w wieku podeszłym może dojść do ich
pękania i blokowania dróg oddechowych
Nagłośnia ma dwie powierzchnie: językową – nabłonek wielowarstwowy płaski, krtaniową – jednowarstwowy
cylindryczny.
TCHAWICA
•
Błona śluzowa:
o
nabłonek dróg oddechowych
o
tkanka właściwa wiotka - liczne włókna sprężystej kolagenowe gruczoły tchawicze-
rozgałęzione surowicze i mieszane
•
Błona podśluzowa:
o
chrząstki tchawicy - chrząstki szkliste
o
więzadła obrączkowe z pęczek włókien kolagenowych o układzie pionowym w tyle
made by woj
3
o
mięsień tchawiczny (w górnej części dodatek włókien mięśniowych szkieletowych - mięsień
połykowy)
•
Błona okrężna:
o
tkanka łączna włóknista wiotka z licznymi włóknami sprężystymi łącząca się z błoną
zewnętrzną przełyku
Przejście tchawicy w oskrzela – rozdwojenie tchawicy – poniżej znajduje się bardzo ważny węzeł chłonny, od
którego zaczynają się często stany zapalne, podrażnieniowe oraz stany nowotworowe.
OSKRZELA
•
Błona śluzowa:
o
nabłonek dróg oddechowych
o
błona śluzowa właściwa - tkanka łączna wiotka
o
błona mięśniowa Reisseisena
•
Błona podśluzowa = błona chrzęstno - włóknista:
o
tkanka łączna wiotka
o
gruczoły surowicze lub mieszane
o
płytki chrzestne
OSKRZELIKI
•
Błona śluzowa:
o
nabłonek zmienny
o
błona śluzowa właściwa - tkanka łączna wiotka
o
błona mięśniowa Reisseisena
o
(brak gruczołów i chrząstek)
•
Błona podśluzowa
o
tkanka łączna wiotka z pojedynczymi komórkami mięśniowymi
Gronko płucne - zaczyna się od oskrzelika oddechowego
Zrazik - zaczyna się od oskrzelika zrazikowego
Segment płucno–oskrzelowy - mniejszy od płata płucnego - w nim wszystkie lejki są ze sobą połączone
otworkami tzw. Stoma
Tchawica - oskrzele główne - oskrzele płatowe - oskrzele segmentowe - oskrzeliki zrazikowe - oskrzeliki
oddechowe - przewód pęcherzykowy – lejek - pęcherzyk
NABŁONEK DRÓG ODDECHOWYCH
Tchawica + Oskrzela
Oskrzeliki
Komórki urzęsione (kinetocilia)
Komórki urzęsione
Komórki kubkowe - śluzowe
Komórki oskrzelikowe (Clara) – komórki surowicze
Komórki szczoteczkowe (informatory dla organizmu-
mało tlenu, przyspieszyć oddech itp.)
a.
niedojrzałe
b.
receptywne
Komórki
z
mikrokosmkami
–
komórki
paraszczoteczkowe
Komórki podstawne
Komórki podstawne
Komórki ziarniste (APUD)
Komórki ziarniste (APUD)
Pełna nazwa nabłonka dróg oddechowych – nabłonek jednowarstwowy, dwurzędowy, walcowaty, migawkowy,
zawierający komórki szczoteczkowe i APUD.
NIE MA TKANKI PŁUCNEJ – TYLKO MIĄŻSZ PŁUCNY
made by woj
4
NABŁONEK ODDECHOWY
„Komórki nabłonka oddechowego" (pęcherzyki płucne)
Komórka pęcherzykowa = alweocyt = pneumocyt
1. pneumocyt I typu (płaski, błoniasty) – najwięcej (ok. 70%)
bariera krew-powietrze (0,7 um)
2. pneumocyt II typu (duży, ziarnisty)
wytwarzanie surfaktantu
3. pneumocyt III typu (szczoteczkowy)
funkcje chemoreceptywne
4. makrofag płucny (pęcherzykowy) – jeśli w plwocinie pacjenta były makrofagi barwiące się na
obecność hemosyderyny to świadczyło to o niewydolności prawokomorowej (zaleganie erytrocytów
w płucach – makrofagi rozkładają hemoglobinę do hemosyderyny)
BARIERA KREW-POWIETRZE (0,7um)
Surfaktant - Błona komórkowa alweocytu błoniastego (pneumocytu I typu) – cytoplazma pneumocytu I typu -
błona komórkowa pneumocytu I typu – błona podstawna wspólna dla alweocytu i komórki śródbłonka - błona
komórkowa komórki śródbłonka – cytoplazma komórki śródbłonka - błona komórkowa komórki śródbłonka.
SURFAKTANT
Surfaktant płucny występuje w 3 odmiennych morfologicznych postaciach:
1.
jako ciała lamelarne, które znajdują się wewnątrz komórek pęcherzykowych II typu
2.
w postaci mieliny tabularnej - siateczkowatej, kratkopodobnej struktury obecnej w hypofazie
błony wyściółkowej
3.
jako powierzchniowo czynna błonka (w interfazie powietrze - płyn), która stanowi czynnościowy
surfaktant
Uważa się, że komórki Clara mogą produkować surfaktant.
Surfaktant - 90% lipidów (głownie fosfolipidy - fosfatylocholina. cholesterol, sfingomielina),
10% białka (białka krwi, Ig, apoproteiny surfaktanowe)
Surfaktant płucny podlega stałemu odnawianiu - 10 - 30% surfaktantu pęcherzykowego jest usuwana w czasie
godziny
Czas przebywania surfaktantu w pęcherzykach: 2 – 10 godzin
Czynności surfaktantu w mechanizmie oddychania:
1.
działanie przeciwobrzękowe - zapobiega przesączaniu się płynu z naczyń włosowatych do światła
pęcherzyków płucnych
2.
działanie przeciwniedodomowe - uniemożliwia zapadanie się pęcherzyków płucnych podczas
wydechu, ułatwia rozprężanie się płuc podczas wdechu
3.
umożliwia różnorodność wymiarów pęcherzyków płucnych, stabilizuje ich wielkość poprzez
zwiększanie sił retrakcji w miarę rozciągania
Powody nie zapadania się pęcherzyka płucnego:
•
otoczony siecią naczyń włosowatych
•
zawiera włókna sprężyste
•
obecność surfaktantu wewnątrz pęcherzyka
made by woj
5
MORFOLOGICZNA DIAGNOSTYKA RÓŻNICOWA UKŁADU ODDECHOWEGO
Odcinek
części
przewodzącej
Jama nosowa
Krtań
Tchawica
Oskrzela
główne
Oskrzela
płatowe i
dalsze
Oskrzeliki, oskrzeliki
końcowe, oskrzeliki
oddechowe i przewody
pęcherzykowe
Nabłonek
Wielorzędowy urzęsiony (poza wejściem do przedsionka nosa i strunami
głosowymi)
Stopniowa zmiana z
wielorzędowego
urzęsionego na
jednowarstwowy walcowaty
urzęsiony, jednowarstwowy
sześcienny urzęsiony i
jednowarstwowy płaski
Komórki
kubkowe oraz
gruczoły
Bardzo liczne
Liczne
Nieliczne
Brak
chrząstka
Obecna
Brak
Błona mięśniowa
gładka
Brak
Obecne
Włókna sprężyste
Brak
Obecne
Bardzo liczne
TRANSPORT GAZÓW W PŁUCACH
Tlen oraz dwutlenek węgla przechodzą przez barierę krew-powietrze drogą dyfuzji.
Ponieważ ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu pęcherzykowym (13,30 kPa) jest wyższe od prężności
tego gazu we krwi żylnej opływającej pęcherzyki (5,32 kPa), tlen dyfunduje z pęcherzyka płucnego do krwi.
W podobny sposób dochodzi do dyfuzji dwutlenku węgla, z tym że kierunek dyfuzji jest odwrotny.
W powietrzu pęcherzykowym ciśnienie parcjalne CO
2
równe jest 5,32 kPa. We krwi żylnej opływającej
pęcherzyki prężność CO
2
wynosi 6,11 kPa.
Hemoglobina znajdująca się w krwinkach czerwonych łączy się z tlenem rozpuszczonym w osoczu, przy
czym jedna cząsteczka hemoglobiny może przyłączyć 4 cząsteczki tlenu. Jeden gram w pełni wysycanej tlenem
hemoglobiny wiąże 1,39 ml tego gazu, co oznacza, że teoretycznie w płucach może związać się z hemoglobiną
około 850 ml O
2
w ciągu jednej minuty.
Dwutlenek węgla wytworzony w tkankach transportowany jest we krwi w postaci wodorowęglanów.
W płucach wodorowęglany zostają zamienione w dwutlenek węgla przez obecny w erytrocytach enzym
anhydrazę węglanową, zgodnie z równaniem chemicznym HC0
3
-
+H
+
= H
2
0 + CO
2
. Wytworzony w ten sposób
dwutlenek węgla dyfunduje do pęcherzyków płucnych, a następnie do drzewa oskrzelowego.
RUCHY ODDECHOWE
Wdech - dzięki odpowiedniemu ułożeniu żeber i połączeń stawowych skurcz mięśni oddechowych klatki
piersiowej powoduje jej pogłębienie w wymiarze przednio-tylnym oraz poszerzenie w wymiarze bocznym.
Skurcz przepony powoduje wydłużenie klatki piersiowej i powiększenie wymiarów klatki piersiowej
•
wytworzenie się w niej ujemnego ciśnienia, które przenoszone jest poprzez jamę opłucnej na miąższ
płucny
•
mechanizm zasysania - dodatkowy napływ krwi do naczyń krwionośnych znajdujących się w płucach i
klatce piersiowej.
Wydech następuje praktycznie samoistnie po zaprzestaniu działania mięśni oddechowych.
Dzieje się tak dzięki skracaniu się rozciągniętych przy wdechu włókien sprężystych obecnych w dużej
liczbie zarówno w opłucnej, jak i w tkance łącznej występującej w płucach.
Skurcz mięśni brzusznych - pogłębianie wdechu poprzez podniesienie przepony, co dodatkowo
zmniejsza objętość jamy klatki piersiowej.
Niekiedy, zwłaszcza u ludzi starszych, dochodzi do zaniku włókien sprężystych w miąższu płucnym.
Prowadzi to do większej podatności ścian pęcherzyków płucnych na rozciąganie i może powodować pękanie
made by woj
6
pęcherzyków, a co za tym idzie - zmniejszenie powierzchni oddechowej. Stan taki nazywamy rozedmą starczą
(emphysema senile)
REGULACJA ODDYCHANIA
Układ oddechowy unerwiony jest czuciowo przez liczne zakończenia nerwowe pochodzące od nerwu
błędnego. Zakończenia te przekazują informacje do ośrodków znajdujących się w pniu mózgu.
Wyróżniamy trzy rodzaje zakończeń nerwowych (receptorów) w płucach:
1.
mechanoreceptory wrażliwe na rozciąganie, umiejscowione wśród mięsni gładkich oskrzeli.
Pobudzenie tych receptorów powoduje spłycenie wdechu;
2.
receptory podnabłonkowe występujące w części przewodzącej układu oddechowego. Odpowiedzialne
są one m.in. za odruch kaszlu. Pobudzenie tych receptorów przez silne bodźce powoduje pogłębianie
wdechu (kaszel mokry – dobry bo wyksztuszamy wydzielinę, kaszel suchy - zły bo podrażniamy
i stumulujemy dalsze kasłanie)
3.
receptory okołokapilarne, które znajdują się w przegrodzie międzypęcherzykowej. Receptory te są
pobudzane przez niektóre substancje drażniące, obecne we wdychanym powietrzu np. chlorowodór.
Odruch z tych receptorów powoduje zmniejszenie wentylacji płucnej i ma charakter obronny, polegający
na zmniejszeni dostępu szkodliwych substancji do płuc.
Ośrodek oddechowy, umiejscowiony w pniu mózgu, integruje pobudzania docierające z receptorów
obwodowych oraz powstające w samym mózgu i przekształca je w potencjały czynnościowe, przewodzone
przez neurony ruchowe unerwiające mięsnie oddechowe.
CHOROBY UKŁADU ODDECHOWEGO
Zwłóknienie śródmiąższowe - nagromadzenie w przegrodach międzypęcherzykowych tkanki łącznej >
usztywnienie płuc i ograniczenie ich rozciągania > niewydolności oddechowe.
Przewlekle choroby obturacyjne płuc (zwężenie lub zaczopowanie dróg oddechowych)
1.
Astma - skurcz mięśniówki oskrzeli i nadmierne wydzielanie śluzu > obturacji dróg oddechowych
(furkotanie – gdy w oskrzelach lata wydzielina śluzowa; świstanie – w oskrzelikach)
2.
Przewlekle zapalenie oskrzeli - w wyniku przewlekłych zmian zapalnych > zgrubienia ścian oskrzeli i
oskrzelików > zbliznowacenie błony podśluzowej i rozrostu gruczołów > zmniejszenie światła dróg
oddechowych.
3.
Rozedma - uszkodzenie ścian pęcherzyków i przewodów pęcherzykowych > zalegania powietrza
Zapalenie miąższu płucnego
Choroby nowotworowe
•
Rak płuc
•
Przerzuty nowotworowe
ROZWÓJ UKŁADU ODDECHOWEGO
Około 3 tygodnia widoczny zawiązek układu oddechowego - endodermalny uchyłek ściany brzusznej
przedniego odcinka jelita pierwotnego, który rosnąc w kierunku doogonowym wytwarza cewę endodermalną:
•
z jej górnego odcinka powstaje krtań
•
ze środkowego odcinka – tchawica
•
z rozgałęzionego odcinka dolnego pączki płucne (oskrzela - oskrzeliki i pęcherzyki płucne)
Z endodermy powstaje tylko nabłonek i jego wytwory, czyli gruczoły!
Z mezodermy otaczającej drzewo oskrzelowo-oskrzelikowe różnicują się:
•
chrząstki
•
tkanka mięśniowa gładka
•
naczynia krwionośne i limfatyczne
•
tkanka łączna podporowa dla drzewa oskrzelowego i miąższu płucnego
Z neuroektodermy powstaje układ nerwowy układu oddechowego.
made by woj
7
ZABURZENIA ROZWOJOWE UKŁADU ODDECHOWEGO;
1.
ślepo kończąca się tchawica
2.
Brak płuc
3.
Przetoka tchawiczo – przełykowa
4.
zaburzenia podziału drzewa oskrzelowego (różna liczba płatów płucnych)
5.
dodatkowe płaty utkania płucnego (odchodzące od tchawicy lub przełyku)
6.
wrodzone cysty płucne
ROZWÓJ PŁUC
W rozwoju płuc wyróżnia się 4 stadia:
1.
stadium rzekomogruczołowe
2.
stadium kanalikowe
3.
stadium woreczków końcowych
4.
stadium pęcherzykowe
Stadium rzekomogruczołowe (od 5 do 17 tygodnia) - płuca przypominają utkanie gruczołowe. W 17 tygodniu
wszystkie zasadnicze struktury płuca są już wykształcone, z wyjątkiem tych części, w których następuje
wymiana gazowa. Płód urodzony w tym czasie nie jest zdolny do życia.
Stadium kanalikowe (od 16 do 25 tygodnia) charakteryzuje się poszerzeniem światła oskrzeli i oskrzelików. (nie
jest zdolny do życia)
Stadium woreczków końcowych (od 24 tygodnia do porodu) - płuco zatraca swój kanalikowy wygląd i powstaje
dużo woreczków końcowych. Wysłane są one pneumocytami typu I, pomiędzy którymi zaczynają się pojawiać
pneumocyty typu II, wydzielające surfaktant. Wzrasta siec naczyń włosowatych. Urodzony przedwcześnie może
żyć.
Stadium pęcherzykowe obejmuje czas od późnego okresu płodowego do 8 roku życia. Końcowym odcinkiem
dróg oddechowych w życiu prenatalnym jest woreczek końcowy. Po porodzie, z chwilą pierwszego wdechu,
woreczek rozpręża się i przekształca w pęcherzyk płucny.