made by woj

Wykład 11 Histofizjologia i embriogeneza układu oddechowego.

CZYNNOŚCI UKŁADU ODDECHOWEGO

1. Wymiana gazowa (CO wytworzony w tkankach ↑ - 0 atmosferyczny ↓)

2

2

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

1

made by woj

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

2

made by woj

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- Komórki

z

mikrokosmkami

–

komórki

mało tlenu, przyspieszyć oddech itp.)

paraszczoteczkowe

a. niedojrzałe

b. receptywne

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

3

made by woj

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

4

made by woj

MORFOLOGICZNA DIAGNOSTYKA RÓŻNICOWA UKŁADU ODDECHOWEGO

Oskrzeliki, oskrzeliki

Odcinek

Oskrzela

Oskrzela

końcowe, oskrzeliki

części

Jama nosowa

Krtań

Tchawica

płatowe i

główne

oddechowe i przewody

przewodzącej

dalsze

pęcherzykowe

Stopniowa zmiana z

wielorzędowego

urzęsionego na

Wielorzędowy urzęsiony (poza wejściem do przedsionka nosa i strunami

Nabłonek

jednowarstwowy walcowaty

głosowymi)

urzęsiony, jednowarstwowy

sześcienny urzęsiony i

jednowarstwowy płaski

Komórki

kubkowe oraz

Bardzo liczne

Liczne

Nieliczne

Brak

gruczoły

chrząstka

Obecna

Brak

Błona mięśniowa

Brak

Obecne

gładka

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 równe jest 5,32 kPa. We krwi żylnej opływającej 2

pęcherzyki prężność CO wynosi 6,11 kPa.

2

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 w ciągu jednej minuty.

2

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 - +H+ = H 0 + CO . Wytworzony w ten sposób 3

2

2

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 5

made by woj

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.

6

made by woj

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.

7