Дыхательная система

ЛЕКЦИЯ 8

Дыхательная система

Дыхательную систему целесообразно выделять в виде двух крупных отделов: воздухоносные пути и респираторный (дыхательный) отдел.

Воздухоносные пути слагаются из частей, расположенныз вне легких (носовая полость, носоглотка, гортань, трахея и главные бронхи) и внутрилегочных бронхов (крупные, средние мелкие бронхи и терминальные бронхиолы.

Носовая полость. Стенка образована слизистой оболочкой, которая прилежит или к надкостнице, или к надхрящнице. В составе слизистой оболочки лишь два слоя: эпителий и собственная пластинка. Эпителий в области преддверия – многослойный плоский ороговевающий, а далее – многорядный цилиндрический, реснитчатый. В составе собственнойпластинки (из рыхлой соединительной ткани) имеются: слизистые и серозные железы, густая сеть венозных синусов, а также мелкие скопления лимфоидной ткани.

В слизистой оболочке верхней части полости и в области крыши располагается органобоняния, в составе которого различают три вида клеток: рецепторные, опорные и базальные. Рецепторные клетки – это видоизмененные биполярные нейроны. Их периферические отростки (дендриты) оканчиваются булавовидным расширением, на поверхности которого – реснички. Опорные клетки располагаются между рецепторными, удерживая их в определенном положении. Базальные клетки своим широким основанием контактируют с базальной мембраной. Функционально они являются камбиальными, т.е. из них образуются опорные, а возможно, и рецепторные.

В носовой полости происходит: очищение, согревание или охлаждение (в зависимости от температуры окружающей среды) вдыхаемого воздуха и его увлажнение.

Трахея имеет следующие оболочки: слизистая, подслизистая, волокнисто-хрящевая и адвентициальная. В составе слизистой оболочки два слоя: эпителий и собственная пластинка. Эпителий - многорядный цилиндрический реснитчатый. Виды клеток в составе эпителия: цилиндрические реснитчатые, бокаловидные, вставочные и щеточные. Последние функционально являются хеморецепторными (определяют химический состав вдыхаемого воздуха). В собственной пластинке из рыхлой соединительной ткани капиллярная сеть и скопления лимфоидной ткани – орган иммунной защиты (Рис.35).

Подслизистая оболочка состоит из рыхлой соединительный ткани, которая незаметно переходит в собственную пластинку слизистой оболочки. Здесь располагаются скопления лимфоидной ткани, а также концевые отделы смешанных белково-слизистых желез, выводные протоки которых открываются на поверхность эпителия.

Волокнисто-хрящевая оболочка имеет два компонента: гиалиновый хрящ, образующий хрящевые полукольца и плотная волокнистая соединительная ткань, окружающая их со всех сторон.

Рис. 35

Многорядный цилиндрический эпителий
Собственная пластинка
Подслизистая оболочка
Железы трахеи
Волокнисто-хрящевая оболочка

7. Адвентициальная оболочка

Адвентициальная оболочка – это прослойка рыхлой соединительной ткани между трахеей и пищеводом (наружные оболочки этих органов сливаются).

Бронхиальное дерево имеет следующие отделы – бронхи: главные, крупные, средние, малые и терминальные бронхиолы.

Главные бронхи (место бифуркации трахеи) – в стенке те же оболочки, что и у трахеи. Отличие - в волокнисто-хрящевой оболочке имеются полные хрящевые кольца.

Крупные бронхи (долевые). Отличия: 1. Мышечная пластинка слизистой оболочки хорошо выражена. 2. В волокнисто-хрящевой оболочке имеются хрящевые пластинки, которые связаны между собой плотной волокнистой соединительной тканью.

Средние бронхи. Отличия: 1. Эпителий более низкий и меньше бокаловидных клеток.

2. Мышечная пластинка слизистой оболочки хорошо выражена. 3. В подслизистой оболочке меньше концевых отделов смешанных желез и они располагаются группами. 4. Волокнисто-хрящевая оболочка представлена отдельными хрящевыми островками, связанными плотной соединительной тканью.

Малые бронхи. Отличия: 1. Эпителий низкий многорядный и мало бокаловидных клеток. 2. Мышечная пластинка слизистой оболочки выражена. 3. Отсутствуют подслизистая и волокнисто-хрящевая оболочки (Рис.36).

Рис.36

1.Крупный бронх.

2.Малый бронх.

3.Респираторная бронхиола.

4.Респираторные ходы.

6.Респираторные мешочки.

7.Альвеолы

В связи с тем, что в малых бронхах имеется мышечная пластинка и нет хрящевой основы (стенка податливая) при сокращении мышечных элементов возможна полная закупорка просвета. Этот момент играет существенную роль в механизме развития основного симптома бронхиальной астмы – затрудненный выдох в результате бронхоспазма. Следует знать роль компонентов малых бронхов в механизме бронхоспазма: 1. Гладкомышечные клетки мышечной пластинки – сокращение их суживает просвет бронхов; 2. Бокаловидные клетки – гиперсекреция слизи уменьшает просвет; 3. Капилляры – отек их стенки в результате повышения проницаемости (действие гистамина) также приводит к сужению просвета. Совокупность этих факторов имеет место при гиперчувствительности у некоторых лиц к различным аллергенам.

Терминальные бронхиолы. Отличия: 1. Эпителий однослойный кубический реснитчатый; единичные бокаловидные клетки. 2. Собственная и мышечная пластинки слизистой слабо выражены.

Респираторный отдел

Структурная единица респираторного отдела – ацинус. Имеет следующие части: респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы, мешочки, стенка которых образована альвеолами.

Респираторные бронхиолы. Отличия: 1. Эпителий однослойный кубический без ресничек; 2. Собственная и мышечная пластинки очень слабо выражены.

Альвеолы. В стенке два вида клеток: пневмоциты I и II типов.

В полости или в их стенке располагаются макрофаги.

Пневмоциты I типа имеют уплощенную форму; различают две части: узкая безъядерная и широкая ядросодержащая. Поверхность клеток неровная, в цитоплазме много микропузырьков. Общие органеллы слабо развиты. Функция клеток – через узкую безъядерную часть совершается газообмен между полостью альвеол и кровью в капиллярах (Рис.37).

Пневмоциты II типа располагаются между пневмоцитами I типа. Это довольно крупные клетки неправильной округлой формы. На поверхности клеток имеются микроворсинки, а в их цитоплазме содержится хорошо развитая гранулярная эндоплазматическая сеть и многочисленные митохондрии. Однако наиболее характерной особенностью цитоплазмы этих клеток является присутствие в ней пластинчатых телец, содержащих вещество – сурфактант. Тельца выделяются из клеток путем экзоцитоза и при этом их секреторный продукт – сурфактант распространяется в виде тонкой пленки по всей поверхности эпителия альвеол. В состав сурфактанта входят фосфолипиды и мукополисахариды. Роль сурфактанта – существенное снижение поверхностного натяжения, что:

- обеспечивает расправление альвеол,

- препятствует их спадению.

Особенно важно наличие сурфактанта для новорожденных, когда альвеолы впервые расправляются. Возможен вариант, когда при недостаточной выработке сурфактанта в момент рождения расправляются не все альвеолы (ателектаз). Это состояние именуется – синдром дыхательной недостаточности. Симптомы: цианоз (синюшность) и одышка. Оно нередко имеет место у недоношенных детей.

Макрофаги (альвеолярные, легочные). Это крупные клетки обычно с неровной поверхностью (псевдоподии), которые располагаются или в стенке альвеол, между пневмоцитами, или же в полости. Развиваются из моноцитов крови. Роль альвеолярных макрофагов заключается в выполнении фагоцитарной функции (удаление микробов, пылевых частичек или других веществ, которые могут попасть в полость альвеол).

Рис.37

Альвеола
Пневмоцит I - типа
Эндотелиальная клетка
Капилляр
Базальная мембрана

При сердечной недостаточности (застой крови) эритроциты попадают в просвет альвеол, где захватываются макрофагами и из гемоглобина образуют железосодержащий пигмент (коричневого цвета). Пигментсодержащие макрофаги выделяются при кашле – это клетки сердечных пороков (показатель сердечной недостаточности).

Путь диффузии газов – аэрогематический барьер включает:

- узкая безъядерная часть пневмоцитов I типа – 0,2 мкм,

- базальная мембрана пневмоцитов +

- базальная мембрана капилляра; в совокупности – 0,1 мкм,

- эндотелий капилляров – 0,2 мкм

Итого: примерно 0,5 мкм.

Клетки стенки альвеол располагаются на базальной мембране, снаружи от которой густая сеть капилляров и эластических волокон (каркас). Последние создают эластичность и в то же время препятствуют перерастяжению альвеол. Кроме того в межальвеолярных перегородках имеется сеть ретикулярных и коллагеновых волокон, поддерживающие капилляры и клетки рыхлой соединительной ткани (фибробласты, макрофаги, тучные клетки и др.).

Функции легких, не связанные с дыханием

1. Выделение Ig A. Совершается при взаимодействии эпителия слизистой оболочки с В-лимфоцитами или плазматическими клетками в собственной пластинке.

2. Изменение некоторых вазоактивных веществ в легочном круге кровообращения. Пример. Ангиотензин I, проходя через капиллярную сеть легкого, превращается в ангиотензин II (см. раздел «Выделительная система»).

Кожа

Части кожи: эпителий (эпидермис) и соединительнотканная часть (дерма).

Эпидермис имеет в своем составе следующие виды клеток:

-кератиноциты

-меланоциты

-Лангерганса

-Меркеля

Кератиноциты, как основной вид клеток эпителия, образует следующие слои: базальный, щиповатый, зернистый, блестящий и роговой.

Базальный слой состоит из одного слоя клеток цилиндрической формы. Все клетки имеют связь с базальной мембраной; цитоплазма окрашивается базофильно, хорошо развиты общие органеллы. Клетки постоянно делятся; функционально – камбий многослойного эпителия (Рис.38).

Рис.38

1. Эпидермис

в. Зернистый слой

д. Базальный слой

2. Собственно кожа ( дерма )

б. Сосочковый слой

г. Концевой отдел потовой железы

3. Подкожно-жировая клетчатка

Щиповатый слой. Состоит из нескольких слоев клеток полигональной формы; имеют отростки (щипы), при помощи которых прочно связаны между собой. Кроме того, клетки связаны и контактами по типу десмасом. Такая прочность связи важна для эпителия кожи, которая испытывает большие нагрузки со стороны внешней среды. В цитоплазме клеток – пучки тонофибрилл. Это специальная органелла эпителиальных клеток, укрепляющая цитоплазму. Клетки этого слоя также способны к делению. В силу этого клетки указанных слоев объединяются под общим названием – ростковый слой.

Зернистый слой образован несколькими (2-4) слоями клеток ромбовидной формы. В цитоплазме их определяется много базофильно окрашенные крупных гранул, состоящих из белка кератогиалина. Клетки зернистого слоя не способны к делению.

Блестящий слой состоит из клеток, которые находятся на стадии дегенерации и гибели (или погибают, или уже погибли). Плохо контурируются клеточные границы; плохо видны ядра. Клетки пропитаны белком элеидином. На окрашенных препаратах этот слой выявляется в виде блестящей полоски.

Роговой слой состоит из наслоенных друг на друга роговых чешуек (клетки погибли, превратились в роговые чешуйки), которые располагаются в виде колонок. Роговые чешуйки состоят из прочного фибриллярного белка кератина.

Таким образом, клетки постепенно подвергаются кератинизации (ороговеванию). Следует отметить, что кератин – это не секрет, а продукт трансформации клеток в чешуйки. Обобщая происходящие в эпителии процессы можно выделить следующие стадии кератинизации:

-деление клеток,

-выталкивание клеток из состава базального слоя к поверхности,

-превращение клеток в роговые чешуйки,

-слущивание (удаление) роговых чешуек.

Выше описано строение эпителия толстой кожи, поэтому следует отметить особенности эпителия тонкой кожи, которая покрывает все тело, кроме ладоней и подошв послойно:

1. Базальный – не отличается,

2. Щиповатый – более тонкий,

3. Зернистый – в виде тонкой линии или разбросанные единичные клетки ромбовидной формы с гранулами кератогиалина,

4. Блестящий – отсутствует,

5. Роговой – тонкий, мало слоев роговых чешуек.

В дерме тонкой кожи меньше потовых желез; содержит волосяные фолликулы.

Меланоциты (нейрального происхождения) располагаются между клетками базального слоя. Клетки отростчатые; тела располагаются в базальном слое, а отростки – в щиповатом. Их немало – составляют 10-25% клеток базального слоя (в зависимости от расы людей). В цитоплазме тела клеток синтезируется пигмент меланин, который далее поступает в отростки. При загаре увеличивается продукция меланина. Роль меланоцитов – защита (экран) от чрезмерного ультрафиолетового облучения. Ультрафиолетовые лучи полезны лишь в определенной дозировке – способствуют образованию в коже вит.Д.

У некоторых лиц (альбиносы) меланоциты не способны к продукции меланина по причине врожденного отсутствия в клетках фермента – тирозиназы.

Клетки Лангерганса располагаются в эпидермисе и в подлежащей рыхлой соединительной ткани. Имеют неровную поверхность, умеренно развитые органеллы; не связаны с соседними клетками. Считают, что это макрофаги кожи и развиваются из моноцитов крови.

Клетки Меркеля располагаются среди клеток базального слоя. К ним подходят нервные волокна и оканчиваются в базальной части расширениями. Функционально – это разновидность рецепторов кожи (механорецепторы).

Дерма (соединительнотканная часть) состоит из двух слоев: сосочкового и сетчатого (Рис.39).

Рис.39

1. Многослойный плоский эпителий

2. Собственно кожа ( дерма)

3. Подкожная клетчатка

4. Концевые отделы потовой железы

12 . Сальная железа

Сосочковый слой – это прослойка рыхлой соединительной ткани под эпителием. Кроме компонентов соединительной ткани содержит: густую капиллярную сеть, выводные протоки желез и большое разнообразие чувствительных нервных окончаний. Этот слой вдается в эпителий в виде сосочков (отсюда и название). Рельеф сосочков (гребешки, бороздки) на поверхности пальцев индивидуален и не меняется, а эпидермис повторяет узоры сосочкового слоя, что используется в судебной медицине для идентификации личности (дактилоскопия).

Сетчатый слой по строению – плотная волокнистая неоформленная соединительная ткань, где преобладают мощные пучки коллагеновых волокон. Они располагаются без определенной ориентации. Густая сеть эластических волокон, которая определяет эластичность всей кожи, с возрастом уменьшается (морщины). В этом слое меньше капилляров, но много артерий и вен, которые нередко связаны анастомозами. Кроме того здесь располагаются концевые отделы желез, а на границе с подкожножировой клетчаткой – корни волос. Характерно обилие чувствительных нервных окончаний.

Железы кожи

Потовые железы по строению – простые трубчатые. Концевые отделы обычно спиралевидно закручены и содержат клетки: секреторные, имеющие или цилиндрическую, или кубическую форму и миоэпителиальные. Выводные протоки покрыты двухслойным эпителием, переходящим в эпидермис и открываются в потовые поры.

По типу секреции различают мерокриновые и апокриновые потовые железы. Апокриновые у человека располагаются лишь в некоторых участках (подмышечные впадины, область сосков и др.). Выводные протоки открываются в волосяные фолликулы. Их секрет у человека без запаха, но легко разлагается бактериями и дает неприятный запах.

Рис.40

1. Концевой отдел

а. Малодифференцированные клетки

б. Себоциты на стадии жировой дегенерации

2. Клетки выводного протока

Сальные железы по строению – простые, разветвленные, альвеолярные. По характеру секрета – голокриновые. Концевые отделы располагаются на границе сосочкового и сетчатого слоев; имеют два вида клеток: малодифференцированные и клетки на разных стадиях жировой дегенерации. Малодифференцированные клетки располагаются на базальной мембране, имеют базофильную цитоплазму; они постоянно делятся. Далее клетки подвергаются жировой дегенерации, погибают, превращаясь в кожное сало (Рис.40).

Выводные протоки открываются в волосяные фолликулы.

Суммируя процесс образования кожного сала можно выделить следующие его фазы:

- пролиферация (размножение) малодифференцированных клеток,

- выталкивание их из состава базального слоя,

- синтез и накопление жира в клетках,

- некроз (гибель) и превращение их в кожное сало.

Кожное сало – это естественная смазка для кожи; придает эластичность, предотвращает от высыхания и потрескивания. Половые гормоны, особенно мужские, стимулируют размножение малодифференцированных клеток, тем самым повышая секреторную активность желез. Угри, которые нередко имеют место в период полового созревания, - результат накопления кожного сала.

Функции кожи:

1. Защитная. Кожа защищает от проникновения во внутреннюю среду организма микробов и токсических веществ. При отсутствии повреждений через кожу не проникают микробы и большинство токсических веществ. Однако, следует знать, что через кожу могут резорбироваться алкоголь, борная и салициловая кислоты (они нередко используются как основа мазей), йод, соединения ртути, свинца.

2. Участие в терморегуляции. Выполнение этой функции связано с мерокриновыми потовыми железами. Для большей ясности выберем два варианта и отметим последовательность событий:

1. Если температура окружающей среды ниже температуры тела – сужение просвета артериол – кровоток через артерио-венозные анастомозы (в обход капиллярной сети) – снижение теплоотдачи.

2. Если температура окружающей среды близка к температуре тела или выше – расширение сосудов – усиленный кровоток через капиллярную сеть – повышенное потоотделение – испарение пота – потеря тепла.

3. Выделительная (экскреторная) также связана также связана с секрецией потовых желез; вместе с потом выделяются наружу и конечные продукты обмена (дополняет функцию почек).

4. Участие в образовании витамина Д под влиянием ультрафиолетовых лучей.

5. Депо крови. Рефлекторное сокращение сосудов дермы кожи и выброс определенной порции крови в сосудистую систему является компенсаторной реакцией организма для поддержания артериального давления.

6. Рецепторное поле. Как указывалось ранее, для эпидермиса и дермы кожи характерно обилие чувствительных нервных окончаний, при помощи которых организм получает значительную информацию о состоянии внешней среды.